!Операцията на една... клетка

Текст: Албена Йорданова.

Лечението на отделни клетки и изучаването на протичащите в тях процеси изисква изключително точен инструмент, чрез който да се пробие клетъчната мембрана, без да се увреди нейната цялост. Група учени от САЩ за първи път успяха да проникнат с нанотръбичка във вътрешността на жива клетка и да инжектират лекарствени вещества в цитоплазмата, без да променят нейната нормална жизнена дейност.

Чудните нанотръбички
Най-подходящи като микроскопични игли за сложната манипулация се оказват въглеродните нанотръбички. Те имат характерна игловидна форма и са достатъчно гъвкави и твърди, за да пробият клетъчната мембрана. Най-важната им характеристика обаче, е че с тяхна помощ вътре в клетката могат да се доставят директно лекарства и дори фрагменти от чужда ДНК. Учените Синг Чен, Анракс Кис и Каролина Бертози от Калифорнийския университет и Националната лаборатория Бъркли демонстрираха възможностите на въглеродната микроигла. Те доказаха, че тя е способна да пробие мембраната на клетка без увреждане, дори при повторно проникване след половин час. Предишни опити за директно инжектиране на вещества в клетка неминуемо водеха до загиването й само няколко секунди след манипулацията. Изследователите се гордеят с това, че първи са създали инструмент, позволяващ точното пространствено позициониране върху клетъчната повърхност и доставяне на дозирани порции лекарствени средства вътре в нея.

Финото проникване
Нанотръбичките проникват безпрепятствено през биологичната мембрана, благодарение на малкият си диаметър. Пората, която се получава при пробиването, е с диаметър едва 1 нанометър. Тя се затваря много бързо в резултат на дифузията на липидните молекули, изграждащи клетъчната мембрана.
Опитната постановка за фината манипулация включва и атомно-силов микроскоп, който дава необходимото увеличение за точно управление и насочване на движенията на въглеродната тръбичка. В клетката са вкарани и флуоресцентни вещества, които лесно се детектират по светенето им. Използваните опитни клетки са ракови епителни клетки от линията HeLa. След успешното позициониране на иглата (което отнема около 30 минути) и последващото въвеждане на флуоресцентните маркери учените са наблюдавали светещи области вътре в клетките, което е доказателство за проникване на веществата в цитоплазмата.

В битка с лоши заболявания
Постигнатото от американските учени ще даде революционен тласък на медицината при лечение на редица смъртоносни болести като рак и СПИН. Учените са готови да продължат със следващи експерименти, при които ще бъдат инжектирани в точно определени прицелни клетки необходимите само за тях лекарствени вещества, отделни гени от ДНК, както и молекули РНК, които да отключват синтез на определени белтъци. Наноиглата ще даде шанс на любознателните изследователи да навлязат в непознатия свят на клетките и да открият тайните на протичащите в тях процеси.

Факти за клетките
* Клетката е основна структурна и функционална единица на организмите. Размерите й са разнообразни: 0,1-0,25 µm при вирусите, 1-10µm при бактериите и до 155 mm при щраусовото яйце. Нервните клетки в шията на жирафа достигат до 3 метра дължина.
* През 1838 г. учените Теодор Шван и Матиас Якоб Шлайден формулират Клетъчната теория, според която всички организми са изградени от сходни по химичен състав, ултраструктура, обмяна на веществата и основни функции клетки. Теорията доказва общия произход на организмите и единството в живата природа.
* Човешкото тяло има приблизително 100 трилиона или 10¹⁴ клетки, като нормалната големина на една клетка е 10 µm, а масата и е около 1 нанограм.
* HeLa клетките са безсмъртна клетъчна линия, използвана в научните изследвания от десетилетия. Тя води началото си от ракови клетки, изолирани от Хенриета Лакс, починала от цервикален тумор през 1951 г.