Intracelularna isporuka proteina je važna tehnika za otkrivanje ćelijskih funkcija, strukture proteinskog kompleksa i terapeutika. Međutim, konvencionalne metode isporuke imaju nekoliko ograničenja.
Da bi ovo rešili, istraživači iz Japana su razvili novi sistem pečata hibridnih nanocevi (HiNT) koji može da isporuči više proteina sa visokim stepenom efikasnosti i održivosti. Ovaj sistem predstavlja napredak u intracelularnoj isporuci proteina, nudeći precizno ubrizgavanje terapeutskih agenasa u ciljne ćelije.
U današnjem medicinskom okruženju, precizna medicina i ciljane terapije dobijaju na snazi zbog svoje sposobnosti da prilagode tretmane pojedinačnim pacijentima uz minimiziranje neželjenih efekata.
Konvencionalne metode, kao što su tehnike prenosa gena, obećavaju u isporuci terapeutskih gena direktno u ćelije za rešavanje različitih bolesti. Međutim, ove metode se suočavaju sa značajnim nedostacima, što ometa njihovu efikasnost i sigurnost.
Intracelularna isporuka proteina nudi obećavajući pristup za razvoj sigurnije, ciljanije i efikasnije terapije. Direktnim prenosom proteina u ciljne ćelije, ovaj metod zaobilazi probleme kao što su utišavanje tokom transkripcije i translacije i rizik od neželjenih mutacija usled umetanja DNK. Pored toga, intracelularna isporuka proteina omogućava preciznu distribuciju terapijskih proteina unutar ciljnih ćelija bez izazivanja toksičnosti.
Grupa istraživača predvođena profesorom Takeom Miiakeom sa Univerziteta Vaseda u Japanu, u saradnji sa grupom Mikava na Institutu RIKEN, sada je razvila hibridni sistem pečata nanocevi za intracelularnu isporuku proteina. Ova inovativna tehnika omogućava istovremenu isporuku različitih tereta, uključujući kalcein boju, enzim laktat oksidazu (LOk) i ubikvitin (UK) protein, direktno u adhezivne ćelije za lečenje raka.
Članak koji opisuje istraživanje objavljen je u Analitičkoj hemiji. Koautori ovog članka su dr Cutomu Mikava, dr Masaomi Ikari, dr Hiromasa Iagi, dr Naoia Tochio i dr Takanori Kigava iz RIKEN Centra za istraživanje dinamike biosistema, Japan i g. Boven Zhang, g. Bingfu Liu, g. Zhouji Vu i g. Kazuhiro Oiama sa Univerziteta Vaseda, Japan.
Miiake ukratko objašnjava sklop sistema pečata. „HiNT su sintetizovani PEDOT polimerizacijom na membranama Au nanocevi, a zatim sastavljeni sa staklenom cevi da bi se stvorio pečat sposoban da fizički ubaci HiNTs u ćelije.“
Istraživači su istražili terapeutski potencijal isporuke LOk enzima za lečenje raka. „Kroz naš inovativni sistem pečata, uspešno smo isporučili LOk i u zdrave mezenhimalne matične ćelije (MSC) i kancerogene HeLa ćelije. Dok su MSC ćelije ostale nepromenjene, primetili smo značajnu smrt ćelija u HeLa ćelijama raka nakon tretmana LOk-om, a vitalnost se vremenom smanjivala.
„Naši nalazi naglašavaju obećavajuću efikasnost intracelularno isporučenog LOk-a u selektivnom ciljanju i ubijanju ćelija raka, dok štede zdrave ćelije, nudeći ciljanu terapijsku strategiju za lečenje raka“, objašnjava Mijake.
Konačno, tim je uspešno isporučio 15 N izotopom obeleženih UK proteina u HeLa ćelije koristeći HiNT sistem pečata. Ova isporuka je omogućila analizu složenih proteinskih struktura i interakcija unutar ćelija.
Pored toga, optičko i fluorescentno snimanje potvrdilo je prisustvo isporučenog UK u HeLa ćelijama, a spektroskopija nuklearne magnetne rezonance je uskladila intracelularnu koncentraciju UK proteina sa koncentracijom rastvora koji sadrži 15 N-obeleženih UK.
Ovi rezultati pokazuju efikasnost sistema pečata u isporuci ciljnih proteina za naknadnu analizu.
Rezultati pokazuju izuzetnu sposobnost HiNT sistema pečata u isporuci LOk i UK u značajan broj adhezivnih ćelija, što je potrebno za primenu u regenerativnoj medicini.
Sistem je postigao značajno visoku efikasnost isporuke od 89,9%, što ukazuje na njegovu efikasnost u transportu terapeutskih proteina u ciljne ćelije sa preciznošću. Štaviše, stopa održivosti ćelija od 97,1% naglašava sposobnost sistema da održi zdravlje i integritet tretiranih ćelija tokom procesa isporuke.
HiNT sistem pečata nudi transformativni potencijal u intracelularnoj isporuci proteina, sa primenama koje se protežu od lečenja raka do molekularne analize. Osim medicine, njegova svestranost se proteže i na poljoprivredu i prehrambenu industriju, obećavajući napredak u proizvodnji useva i razvoju prehrambenih proizvoda.
Sa preciznom manipulacijom ćelijama i efikasnom isporukom, HiNT sistem pečata je spreman da revolucioniše biomedicinska istraživanja, kliničku praksu i različite industrije, utirući put personalizovanim intervencijama i oblikujući budućnost moderne medicine.
