Кислород жизненно важен для жизни, и клиницисты могут снабжать пациентов дополнительным кислородом через лицевые маски и назальные трубки, но не существует доступных методов доставки кислорода непосредственно в клетки.

Первоначально эта возможность была бы полезна в качестве исследовательского инструмента, но в конечном итоге она могла бы найти важное медицинское применение, например, для улучшения терапии, которая теряет эффективность при низком уровне кислорода.

Как сообщается в PNAS , исследователи Массачусетской больницы общего профиля (MGH) недавно разработали технологию, позволяющую им создавать клетки, которые производят кислород по требованию в ответ на добавленное химическое вещество.

Работой руководил Вамси К. Мутха, доктор медицинских наук, профессор системной биологии и медицины кафедры молекулярной биологии MGH, чья лаборатория занимается митохондриями. Эти специализированные отсеки внутри клеток производят энергию, и для этого им нужен кислород. «Нас интересует, как митохондрии, клетки и организмы адаптируются к изменениям в окружающем кислороде», — говорит Мутха.

В настоящее время, если ученые хотят манипулировать уровнем кислорода в клетках в лаборатории, они помещают чашку Петри, содержащую клетки, в камеру с контролируемой средой. Хотя это полезно, они не могут изменять уровень кислорода в выбранных клетках в определенное время.

«Из-за этой потребности возникла идея генетически закодированной системы, которую можно было бы развернуть в клетках человека для производства собственного кислорода по требованию», — говорит Мутха.

Технология включает одновременную экспрессию транспортера и бактериального фермента внутри клетки; вместе эти белки способствуют поглощению хлорита клеткой и ферментативному превращению его в кислород и хлорид.

Исследователи назвали свою новую генетическую технологию SNORCL, что означает дополнительный кислород, высвобождаемый из хлорита. SNORCL первого поколения способен производить короткие и умеренные импульсы кислорода внутри клеток в ответ на добавление хлорита.

В ближайшей перспективе SNORCL действительно предназначен для исследований, для детальной оценки роли кислорода в передаче сигналов, метаболизме и физиологии. Но в будущем технологии, основанные на SNORCL, могут иметь множество клинических применений».  

Вамси К. Мутха, доктор медицинских наук, профессор системной биологии и медицины, кафедра молекулярной биологии, MGH

Например, опухоли часто имеют низкий уровень кислорода, что ограничивает эффективность некоторых противораковых методов лечения. SNORCL можно использовать для повышения эффективности этих методов лечения в таких условиях.

Среди дополнительных соавторов Эндрю Л. Маркхард, Джейсон Г. Маккой и Цз-Леунг То.

Эта работа была поддержана Медицинским институтом Говарда Хьюза.