Управление клетками с помощью света
Фотофармакология изучает использование света для включения и выключения эффекта лекарств. Впервые научным коллективам из Йены, Мюнхена и Нью-Йорка удалось с помощью этого метода контролировать компонент клеток, ранее считавшийся недоступным.
Повсеместно присутствующий и теперь селективно управляемый
«До сих пор нет доступных лекарств, нацеленных на актин, потому что этот белок содержится повсюду в организме, например, в больших количествах в мышцах», — объясняет профессор Ханс-Дитер Арндт из Йенского университета имени Фридриха Шиллера. «Такое вещество, следовательно, имело бы мало или вообще не имело бы направленного эффекта. Однако наши новые соединения проявляют активность в отношении актина только в тех областях, где клетки подвергаются воздействию соответствующего света», — сказал Арндт.
Поскольку актин является важнейшим компонентом клеточной структуры — точнее, цитоскелета — отдельные клетки можно селективно манипулировать с точностью до 10 микрометров. Эту технику также можно использовать для управления движением выбранных клеток. Международная исследовательская группа Арндта сообщила об этом в авторитетном Journal of the American Chemical Society.
Фиолетовый свет включает, зеленый — выключает
В своих исследованиях группа синтезировала вариант природного вещества, которое в своей естественной форме делает очень динамичный актиновый цитоскелет в организме более жестким. В лабораторном варианте молекула была доработана так, что её структура меняется при попадании на неё фиолетового света. Это усиливает стабилизирующий эффект молекулы. Через определенное время или при включении зеленого света структура возвращается к своей неактивной основной форме, и естественная динамика восстанавливается.
После поглощения этого вещества, названного Optojasp, клетками в лабораторных экспериментах, свет можно использовать для целенаправленного контроля жизнеспособности и подвижности отдельных клеток, а также коммуникации цитоскелета.
Говоря о потенциальных будущих применениях, Арндт отмечает: «Возможно, в будущем этот метод можно будет использовать для лечения заболеваний глаз или кожи, то есть органов, которые легко подвергаются воздействию света. Эта техника также может представлять интерес в области нейрорегенерации. Часто цель здесь — стимулировать рост определенных нервных клеток в предпочтении другим». Арндт также видит потенциал для применения своего метода в высокоподвижных иммунных клетках.
«Новый инструмент для биологии»
«Прежде всего, я считаю это новым и захватывающим инструментом для биологии», — говорит исследователь из Йены. «Эти молекулы должны облегчить изучение биологических систем по сравнению со светочувствительными белками, которые могут быть введены с помощью генной инженерии. С помощью Optojasp влияние динамики актина можно изучать напрямую — все, что нужно, это добавить соединение и облучить!»
Теперь, когда метод доказал свою работоспособность, Арндт и его партнеры работают над дальнейшей оптимизацией этих молекул и их более детальным изучением.