Что происходит с магнитными наночастицами в клетках? Хотя магнитные наночастицы все чаще используются для визуализации клеток и биоинженерии тканей, то, что происходит с ними в стволовых клетках в долгосрочной перспективе, остается недокументированным. 

Синтез магнитных наночастиц в стволовых клетках, начиная с продукта распада ранее интернализованных наночастиц. Эти биосинтезированные наночастицы производятся in situ внутри эндосом (белые стрелки) и в среднем имеют размер 8 нм. Фото: Лаборатория MSC (CNRS / Университет Парижа Дидро)

Исследователи из CNRS, Университета Сорбонны и университетов Paris Diderot и Paris 13, показали существенную деградацию этих наночастиц, после чего в некоторых случаях происходит «намагничивание» клеток. Это явление является признаком биосинтеза новых магнитных наночастиц из железа высвобождается во внутриклеточной среде при деградации первых наночастиц. Опубликованная в PNAS 11 февраля 2019 года, эта работа может объяснить наличие «естественного» магнетизма в клетках человека и помочь в разработке новых инструментов для наномедицины, благодаря этому магнетизму, производимому самими клетками.

Магнитные наночастицы лежат в основе современной наномедицины: они служат диагностическими агентами для визуализации, тепловыми противораковыми агентами, лекарственными препаратами и агентами для тканевой инженерии. Вопрос об их судьбе в клетках после того, как они выполнили свою терапевтическую миссию, не был хорошо понят.

Чтобы проследить путь этих наночастиц в клетках, исследователи из Лабораторных комплексов Matière и Systèmes (CNRS / Université Paris Diderot) и Лаборатории Recherche Vasculaire Translationnelle (INSERM / Université Paris Diderot / Université Paris 13) в сотрудничестве с учеными из Сорбонны Université1 разработал оригинальный подход к наномагнетизму в живых системах: сначала они включили магнитные наночастицы in vitro в стволовые клетки человека. Затем они оставили их для дифференциации и развития в течение одного месяца, чтобы наблюдать их в течение длительного времени во внутриклеточной среде и контролировать их преобразования.

Следуя «магнитному отпечатку» этих наночастиц в клетках, исследователи показали, что они сначала разрушаются (намагниченность клеток падает) и выделяют железо во внутриклеточную среду. Затем это «свободное» железо хранилось в немагнитной форме в ферритине, белке, ответственном за хранение железа, или служило основой для биосинтеза новых магнитных наночастиц в клетке.

Известно, что это явление встречается у некоторых бактерий, но такой биосинтез никогда не был показан в клетках млекопитающих. Это может объяснить наличие магнитных кристаллов у человека, наблюдаемых в клетках различных органов, особенно мозга. Более того, это накопление железа в магнитной форме может также послужить для клетки «детоксикацией» в течение длительного времени для противодействия избытку железа. С точки зрения наномедицины, этот биосинтез открывает новый путь к возможности чисто биологической магнитной маркировки в клетках.

По материалам phys.org