Наночастицы: кислая оповещения

Исследователи Людвиг-Максимилианс-университет (ЛМУ) в Мюнхене синтезировали наночастицы, которые могут быть вызваны изменением рН выпустить смертельную дозу ионизированного железа внутри клеток. Этот механизм потенциально может открыть новые подходы к целенаправленной ликвидации злокачественных опухолей.

Ионы играют решающую роль во всех аспектах клеточной биологии. Они активируют сигнальные каскады, регулирующие активность ферментов и контролировать рН внутри — и внеклеточной сред. Таким образом, концентрация свободных ионов жестко регулируется, и резких изменений в их внутриклеточном уровнях может побудить запрограммированной клеточной смерти. Однако, именно этот факт затрудняет выявление сложных механизмов, которые контролируют содержание ионов в клетках. Потому что действовать клетки быстро блокировать импорт избыточных ионов, они эффективно противостоять попыткам манипулировать уровни внутриклеточного Иона. Исследовательская группа под руководством Анна Энгельке и Эвелин Плетц (факультет химии и фармации, университет Людвига-Максимилиана) теперь синтезировали наночастицы, которые делают это возможным — в первый раз — чтобы быстро вызвать масштабный выпуск ионного железа внутри клеток в контролируемой форме. Это, в свою очередь, выпадает в осадок в виде воспалительных гибели клетки, известной как pyroptosis, тип реакции, который является специфичным для клеток иммунной системы. По данным нового исследования, которое появляется в журнале перспективные материалы, способность индуцировать pyroptosis на спрос может в принципе быть использована для устранения раковых клеток, и запускают иммунную реакцию, которая специально направлена против рака.

Быстрый-релиз эффект является прямым следствием структурных свойств наночастиц, которые принадлежат к классу веществ, известных как металл-органические каркасы (МОК). Междоузлиях образуются эти структуры предоставляют одинаковые сайты связывания других веществ, в данном случае, железо-кислородных комплексов-может быть специально прилагается. «Структурно, эти сайты связывания крошечных шестиугольников, которые соединяются друг с другом с помощью органических молекул линкер» Плетц, объясняет. «МОК можно рассматривать как строительные леса, и поры внутри каждой наночастицы являются достаточно большими, чтобы позволить партнерам реакции диффундируют в них».Кроме того, наночастицы покрыты липидами, что позволяет им быть приняты вверх клетками.

Попав внутрь клетки, наночастицы транспортируют в органеллами называются лизосомы, где они деградируют. «Нам удалось показать, что скорость деградации зависит от рН внеклеточной среды. Если значение рН является относительно низким, так как он в кислой среде, деградация происходит быстро, что приводит к внезапным и массовым высвобождением ионов железа,» Плетц говорит. Она и ее коллеги подозревают, что этот эффект объясняется тем, что в слабокислой среде, уменьшенная форма аминокислоты цистеина-который способствует растворению наночастиц — присутствует в избытке.

«Мы были особенно удивлены, обнаружив, что высвобождение железа из наночастиц не вызывает ferroptosis, как и следовало ожидать в присутствии избытка железа. Вместо этого, они вызывают реакцию, известную как pyroptosis», — говорит Плетц. Индукция pyroptosis в клетках врожденной иммунной системы результаты в сильной воспалительной реакции, которая убивает соответствующих клеток, но может служить сигналом, который активирует противоопухолевый иммунитет.

Авторы отмечают, что эти наночастицы имеют большой потенциал в качестве терапевтических агентов, особенно при лечении злокачественных опухолей. «Внеклеточной среды внутри опухоли является более кислой, чем, что связано с нормальными клетками. В принципе, эта разница рН может быть использована для целенаправленного освобождения железа в опухолевой среде. Это позволит наночастиц приступа первичной опухоли напрямую, при вызове pyroptosis для активации иммунной системы», — говорит Плетц. «А потому, что их свойства можно легко контролировать путем изменения рН среды, они также идеально подходят для применения в других контекстах».

сделать разницу: спонсорские возможности