В Университете Огайо разработали чип, который может восстанавливать поврежденные ткани в считанные дни

Технологии в наше время развиваются настолько быстро, что разного рода новостям просто не успеваешь удивиться. То искусственный интеллект выигрывает в го у лучших игроков мира. То ученые при помощи бионических систем добиваются уникальных результатов в восстановлении двигательных способностей обезьян. И таких новостей сотни, одна удивительнее другой. Сейчас наше внимание привлекла еще одна новость, которая имеет отношение одновременно к генетике и электронике.

Дело в том, что в Государственном Университете Огайо разработана технология, которая позволяет быстро восстанавливать пораженные ткани. Эта технология получила название «тканевая нанотрансфекция» (англ. tissue nanotransfection или TNT). Заключается технология в специальном чипе, который «впрыскивает» генетический код в клетки кожи, провоцируя трансформацию клеток из одного типа в другой.

В ходе тестирования исследователям удалось «перепрограммировать» клетки кожи таким образом, что они трансформировались в васкулярные клетки. Работа по превращению одного вида клеткок в другой проводилась на сильно поврежденной лапке мыши, в которой практически не было кровообращения. Спустя всего одну неделю ученые зафиксировали появление кровеносных сосудов в лапке, а еще через две недели лапка полностью восстановилась. Кроме того, «перепрограммирование» проводилось и с клетками мыши с инсультом. Ученые предполагают, что созданная ими технология подходит для восстановления не только тканей, но и целых органов и даже нервных клеток. Впервые специалисты показали превращение клеток одного вида в клетки другого в живом организме (имеется в виду инициированная человеком трансформация).

Один из авторов исследования с «трансформирующим чипом»

Все оборудование для проведение этой операции весит около 100 граммов. Также чип неинвазивный, его не нужно вшивать. Устройство вводит генетический материал в клетки кожи при помощи слабых электрических разрядов. Они почти не чувствуются человеком или животным. Для его использования не нужны условия лаборатории, то есть эксплуатировать систему можно практически в любых условиях. А это означает, что работать с ним можно даже в сильно удаленных от цивилизации регионах. В качестве потенциальных пациентов ученые называют людей, пострадавших в аварии или солдат, раненых на поле боя.

Пока что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (англ. Food and Drug Administration, FDA, USFDA) еще не одобрило технологию, но процедура рассмотрения уже стратовала. Если все пойдет хорошо, то первые клинические испытания с пациентами-людьми состоятся уже в следующем году.

«Идея очень простая. На самом деле, мы были даже удивлены, насколько все это хорошо работает. Сейчас в моей лаборатории мы проводим исследования для того, чтобы понять механизм до конца и сделать технологию еще более эффективной. Так что это лишь начало», — заявил один из представителей проекта Чэндан Сен.

Технология, предложенная учеными, не уникальна. Нечто подобное разрабатывается сейчас и другими исследователями. Но в данном случае специалистам удалось избежать необходимости использования промежуточных этапов. В большинстве случаев клетки организма-донора сначала извлекаются, затем обрабатываются, а затем снова вводятся в этот же организм, где и происходит окончательная трансформация клеток кожи в стволовые. Этот путь занимает гораздо больше времени, чем в технологии, предложенной американцами из Университета Огайо.

Кроме того, в этом случае не требуется использование вирусов или же «ручной» работы с ДНК. Электрический разряд открывает поры бислойной липидной мембране в клетках, через которые вводится генетический материал. Это явление, называемое электропорация, используется в биотехнологии для внедрения макромолекул (обычно ДНК или РНК) в клетки млекопитающих, бактерий или растений.

Новый код «перепрограммирует» клетку, так что клетка кожи может превратиться в клетку печени, нервную клетку или клетку иного типа. Одной из ключевых особенностей технологии является возможность проводить трансформацию «на ходу» без лаборатории и сложного оборудования (кроме чипа), о чем уже говорилось выше. Что касается нервных клеток, то этой же группе исследователей удалось превратить клетки кожи в нейроны мозга, с полной функциональностью.

Конечно, требуется еще немало времени для проверки всех результатов озвученных экспериментов. Также нужно одобрение регуляторов. Ученые сохраняют оптимизм, считая, что за созданной ими технологией — будущее.