NatNano: Новый метод молекулярной инженерии позволит создавать сложные органоиды

Новый метод молекулярной инженерии позволяет влиять на развитие органоидов. С помощью микробусин из специфически сложенной ДНК внутрь тканевых структур высвобождаются факторы роста или другие сигнальные молекулы.

В результате получаются более сложные органоиды, которые лучше имитируют ткани и имеют более реалистичный состав клеток.

Этот метод разработала междисциплинарная группа учёных из кластера передовых технологий. В группу вошли исследователи из Центра изучения организмов и Центра молекулярной биологии Гейдельбергского университета, университетского центра BioQuant и Института медицинских исследований Макса Планка в Гейдельберге.

Органоиды — это маленькие структуры, похожие на органы. Их получают из стволовых клеток и используют в научных исследованиях.

Раньше было невозможно контролировать рост таких структур изнутри. Теперь есть методика, которая позволяет точно определить, когда и где в растущей ткани появляются ключевые сигналы развития.

Исследовательская группа, в которую входят биологи, медики, физики и материаловеды, создала микроскопические бусинки ДНК. В них можно поместить белки или другие молекулы.

Эти бусинки вводят в органоиды, а груз из них высвобождается под воздействием ультрафиолета. Так можно контролировать выделение факторов роста и других сигнальных молекул в ткани.

Исследователи протестировали процесс на органоидах сетчатки японской рисовой рыбы. Они вводили в ткань микробусину (на фото), заряженную сигнальной молекулой Wnt. В результате рядом с нейронной тканью сетчатки сформировались пигментные эпителиальные клетки сетчатки — внешнего слоя сетчатки.

Раньше добавление Wnt в культуральную среду вызывало появление пигментных клеток, но подавляло развитие нейронной сетчатки. Благодаря локализованному высвобождению сигнальных молекул удалось точнее имитировать естественный клеточный состав рыбьего глаза.

Учёные утверждают, что ДНК-микробисер можно адаптировать для переноса различных сигнальных молекул в разные типы тканей. Это позволит создавать органоиды со сложной клеточной структурой.

Более сложные модели органоидов помогут ускорить изучение развития и болезней человека, а также улучшить исследования лекарств на основе органоидов, — считает профессор Йоахим Виттбродт.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

09.09.2024