Российские учёные придумали методику для эффективного изучения свойств магнетосом бактерий — особых магнитных органелл, которые можно применять в диагностике и терапии онкологии. Магнитотактические бактерии ориентируются по магнитному полю Земли за счёт магнетосом, содержащих частицы оксида железа. Это качество бактерий планируется использовать для создания биологически совместимых элементов доставки препаратов к опухолям. Однако получить точные данные о свойствах магнетосом непросто, поскольку обычно при их изучении бактерии гибнут. Авторы работы применили чувствительное оборудование и обработали данные на суперкомпьютере — это позволило собрать новые данные о свойствах магнетосом прямо в живых микроорганизмах.
Учёные из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ разработали методику, которая поможет выращивать для медицинского применения культуры магнитотактических бактерий. Их особые органеллы — магнетосомы — могут использоваться для прицельного разрушения онкологических опухолей. Об этом RT сообщили в пресс-службе ЛЭТИ. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Sciences.
Магнитотактические бактерии (МТБ), обитающие в водоёмах, способны ориентироваться по магнитному полю Земли за счёт особых органелл — магнетосом. Каждая магнетосома содержит кристалл магнетита — оксида железа. По словам учёных, бактериальные магнетосомы могут послужить источником магнитных наночастиц, которые будут обладать лучшей биосовместимостью, чем искусственные аналоги. Такие частицы могут применяться в медицине для терапии онкопатологий. Их можно будет прицельно концентрировать в раковой опухоли, а затем воздействовать на них магнитным полем. В результате частицы будут нагреваться и локально разрушать опухоль. Кроме того, такие наночастицы могут применяться для диагностики и доставки лекарственных препаратов к новообразованию.
«Эти частицы могут использоваться в тераностике (медицинский подход, совмещающий диагностику и терапию. — RT), обеспечивая в случае их таргетной доставки возможность ранней магнитно-резонансной диагностики злокачественных новообразований с одновременной терапией опухоли за счёт доставки лекарственных препаратов, сопряжённых с магнетосомами», — пояснил RT ведущий научный сотрудник лаборатории биофизики макромолекул отделения молекулярной и радиационной биофизики ПИЯФ Вячеслав Рыжов.
Однако для создания такой методики лечения учёным необходимо детально исследовать свойства магнитосом. Обычно для этого приходится извлекать органеллы из бактерий.
«Обычно, чтобы изучить магнетосомы, требуется извлечь из микроорганизмов эти органеллы и подготовить лиофилизированные (высушенные. — RT) образцы, а это может повлиять на их свойства и на достоверность результатов экспериментов. Для решения этой проблемы мы впервые применили метод, который позволяет изучать магнитные свойства МТБ в естественном состоянии, не разрушая их клетки», — рассказал RT старший научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Гареев.
Учёные использовали специальную установку, способную реагировать даже на очень слабое переменное магнитное поле. Установка позволяет изучать сигналы от магнетосом даже небольших проб микроорганизмов. Полученные на новой аппаратуре данные были обработаны на суперкомпьютере ПИЯФ, который определил сигналы от разных структур, образованных в бактериях магнитными органеллами.
В результате учёные обнаружили цепочки магнетосом, отвечающие за ориентацию бактерии вдоль магнитной силовой линии, а также другие органеллы, отличающиеся по величине и по форме и определили их концентрацию.
«Предложенный подход позволил нам получить информацию о магнитных и динамических параметрах и о состоянии магнетосом внутри магнитотактических бактерий», — подчеркнул Вячеслав Рыжов.