Биоразнообразие для биомедицины

Среда, 31 июля 2019

В Отделении молекулярной и радиационной биофизики НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ 25 июля состоялся семинар в рамках международной программы "Биоразнообразие для биомедицины". С докладами выступили Александр Каганский (Школа биомедицины, Дальневосточный федеральный университет) и Татьяна Штам (Лаборатория биосинтеза белка, НИЦ «Курчатовский институт» -ПИЯФ).

Доклад Александра Каганского назывался "Регуляторные РНК из пищи - краткий обзор текущей литературы и перспективы для Bio2bio". Дальневосточный федеральный университет и НИЦ «Курчатовский институт» совместно с другими российскими и зарубежными научными центрами приступили к изучению недавно обнаруженных в растениях ультрамикроскопических частиц, обещающих найти широчайший набор применений в медицине будущего.

Эти частицы, содержащиеся, в том числе, в обычных употребляемых нами всеми овощах и фруктах, содержат фрагменты генетического материала соответствующих растений, малые РНК, которые способны регулировать работу генов других организмов, в том числе и людей, употребляющих их в пищу.

Оказывается, эти частицы поглощаются не только нами, но и живущими внутри нас микроорганизмами - бактериями кишечника, влияющими на обмен веществ и контролирующими наше здоровье и самочувствие. Ввиду того, что различные микроорганизмы по-разному влияют друг на друга и критическим образом влияют на жизнь человека, в настоящее время в мире все больше усилий прилагается для поиска способов контроля микробиоты с целью продления жизни, а также профилактики и лечения широчайшего круга заболеваний. Обнаружение и изучение природных регуляторов микробиоты в пище дает нам естественные ключи к нашему здоровью.

Действительно, разнообразие доступных нам растений настолько велико, что не исключено, что мы сможем корректировать работу генов тысяч различных микробов, включая контроль над резистентными к лекарствам смертельными патогенами.

Кроме этого, ученые исследуют перспективы использования частиц из растений для лечения онкологических заболеваний путем доставки терапевтических молекул в клетки человека, а также путем подбора и комбинирования частиц с эндогенными регуляторными РНК, способными купировать экспрессию онкогенов. К этому проекту с энтузиазмом подключились коллеги из других регионов России и ведущих университетов мира.

Доклад биолога из НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Татьяны Штам был посвящен "Перспективам использования везикул растительного происхождения в качестве систем доставки биомолекул в клетки млекопитающих".

Внеклеточные везикулы и экзосомы – природные частицы (30-1000 нм), секретируемые клетками и способные нести белковые молекулы и генетическую информацию, участвуя в межклеточной коммуникации.

Создание системы доставки терапевтических препаратов в клетки человека на основе внеклеточных везикул сейчас широко рассматривается в научной литературе. Во-первых, микровезикулы являются естественными частицами, что исключает их токсичность и дальнейшую иммуногенность лекарственного средства. Во-вторых, микровезикулы являются природными переносчиками молекул РНК и белков, сохраняя их стабильность, что предполагает возможность переноса экзогенных терапевтических молекул. В-третьих, микровезикулы обладают эффективным естественным механизмом проникновения в клетки-реципиенты.

В работе ученых НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, о которой рассказала Татьяна Штам, в качестве естественных транспортеров генотоксической РНК или терапевтических белков в опухолевые клетки использовались везикулы, выделенные из биологических жидкостей человека, а также сходные с экзосомами наночастицы (СЭНЧ) растительного происхождения.

Было проведено исследование по выяснению потенциальной возможности нагрузки растительных «экзосом» экзогенной РНК или белками для создания естественного переносчика противоопухолевых биомолекул в клетки эндотелия желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) человека.

При проведении исследований ученые использовали широкий набор методов, включая, проточную цитофлуориметрию, конфокальную микроскопию, лазерную корреляционную спектроскопию (ЛКС), анализ траекторий наночастиц (НТА) и атомно-силовую микроскопию, а также радиохимические методы работы с изотопом йода-125.

В работе были апробированы методики выделения СЭНЧ, а выделенные частицы охарактеризованы методами ЛКС, НТА и микроскопии. С использованием флуоресцентных и радиоактивных меток получены данные об эффективности интернализации везикул растительного происхождения клетками эпителия ЖКТ в моделях клеточных культур. В работе проведены апробация «нагрузки» выделенных СЭНЧ экзогенным генетическим материалом или белками, а также оценка возможности интернализации клетками ЖКТ модифицированных растительных везикул.

Результаты убедительно демонстрируют эффективность доставки экзогенного материала с помощью растительных везикул в эпителиальные клетки ЖКТ in vitro.

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт