Исследователи ускоряют метод обнаружения наркотиков с помощью зомби-подобных клеток
Исследователи используют зомби-подобные клетки, которые ведут себя нормально снаружи, но заполнены магнитными частицами внутри, чтобы отсеивать потенциальные лекарства от натуральных продуктов.
Обнаруженный в Университете Алабамы, этот метод может ускорить трудоемкую задачу, которая замедляет обнаружение наркотиков, согласно данным, опубликованным в журнале Nanoscale.
Метод использует магнитные наночастицы, покрытые биологической клеточной мембраной, в качестве приманки для вылова фармакологически активных соединений из растений и других природных организмов, таких как грибы. Он быстро сортирует сотни, возможно тысячи соединений, найденных в натуральном продукте, за несколько дней, и этот процесс может занять недели или месяцы с использованием традиционных методов скрининга.
Работа была сделана в лабораториях доктора Лукаша М. Цизлы, доцента биологических наук в UA, и доктора Юпинга Бао, доцента химической и биологической инженерии в UA. Ведущий автор - д-р Дженнифер Шервуд, бывший исследователь лаборатории Бао, получившая докторскую степень в УА в 2018 году.
Около 70 процентов лекарств, одобренных Федеральным управлением по контролю за продуктами и лекарствами, были впервые выявлены в природе, но выявление возможных химических соединений из-за обилия растений отнимает много времени.
Фармацевтические исследования в основном были направлены на библиотеки синтезированных химических соединений, настроенных для конкретной цели. Однако природа более разнообразна в соединениях, которые она создает, и растения производят соединения, предназначенные для биологического ответа. Например, те же пути, которые химикат использует для защиты от насекомых, могут взаимодействовать с людьми.
«Заводы производят химикаты со структурами, которые мы не можем себе представить», - сказала Сизла.
Естественные образцы, тем не менее, сложны. Экстракт растения производит множество химических соединений, и найти тот, который показывает фармакологическую перспективу, делается путем их выделения и скрининга по отдельности.
Новый метод использует ионные растворители для вымывания внутренних частиц клетки и обертывания оболочки клетки вокруг наночастиц оксида железа. Они вставляются в растительный экстракт.
Инкапсуляция магнитных шариков оксида железа с клеточной мембраной сохраняет функцию трансмембранных белков, которые действуют как рецепторы для активных соединений, которые связываются с наночастицами с покрытием.
Как зомби, двигающийся, несмотря на свою смерть, клетка больше не является активной человеческой клеткой, но ее мембрана продолжает функционировать. Это преимущество отличает его от вычислительных методов, которые имитируют химическое взаимодействие в одном статическом состоянии, сказала Чизла.
«У нас есть рецептор в его естественной среде, ведущий себя так, как он обычно ведет себя в клетке», - сказал он.
Если в природном экстракте есть соединение, которое может взаимодействовать с рецептором, они будут прилипать к поверхности наночастиц. Магнит может быть использован для отделения наночастиц от экстракта, а растворители могут отделять их, давая возможные фармакологически активные соединения.
По словам Чизлы, команда UA использовала клеточные мембраны с никотиновыми рецепторами в качестве покрытия, но любой трансмембранный рецептор можно использовать в качестве способа поиска соединений.
«Крутая вещь этого проекта - он не ограничен», - сказал Бао. «Все, что вам нужно сделать, это переключить тип клетки, и вы сможете выловить другой тип препарата-кандидата».
Ciesla подчеркивает, что этот метод - только первый шаг в долгом процессе создания лекарств для лечения заболеваний, но он показывает многообещающую роль в поиске лекарственных препаратов из натуральных продуктов.