O echipă de cercetători de la University College London (UCL) şi Universitatea Oxford a dezvoltat celule sintetice care pot fi activate printr-un câmp magnetic pentru a elibera medicamente în zone precis ţintite din organism. Tehnologia ar putea îmbunătăţi eficienţa tratamentelor pentru cancer şi infecţii bacteriene, reducând în acelaşi timp efectele secundare.
Celulele sintetice sunt structuri artificiale care imită celulele naturale, având o membrană lipidică (sac de grăsime) ce închide în interior componente chimice sau biologice, precum ADN-ul. În funcţie de informaţia genetică inclusă, aceste celule pot produce diverse proteine necesare în terapii.
Până acum, utilizarea lor în livrarea medicamentelor a fost limitată, deoarece, odată ajunse în corp, nu puteau fi precis controlate. Cercetări anterioare au folosit lumină pentru activarea lor, însă lumina nu pătrunde suficient de adânc în ţesuturi, depăşind cu greu un milimetru sub piele.
Noua tehnică se bazează pe nanoparticule magnetice de oxid de fier, acoperite cu ADN şi încapsulate într-o membrană lipidică dublă, asemănătoare cu cea a unei celule naturale.
Atunci când cercetătorii aplică un câmp magnetic alternativ, nanoparticulele se încălzesc local, ceea ce activează ADN-ul din interiorul celulei sintetice. Astfel, este declanşată producerea unor proteine, printre care una fluorescentă* - folosită pentru măsurători - şi o proteină de membrană care permite eliberarea controlată a unui compus-model, similar unui medicament. În aplicaţii viitoare, aceste compuşi pot fi înlocuiţi cu molecule care distrug celulele canceroase sau bacteriile.
Un avantaj major al acestei metode este posibilitatea de a controla momentul exact al eliberării medicamentului, ceea ce ar putea permite utilizarea unor doze mai mici şi o reducere semnificativă a efectelor adverse.
În studiu, echipa a demonstrat că celulele sintetice pot fi activate chiar şi în interiorul unui tub opac, ce simula ţesuturile dure ale corpului uman.
Pentru a evita pierderile premature de material genetic, cercetătorii au folosit „click chemistry” - o tehnică prin care moleculele se asamblează precis, asemănător pieselor de Lego.
Totuşi, unele fragmente de ADN rămâneau slab legate de nanoparticule şi se desprindeau prea uşor. Pentru a rezolva această problemă, echipa a dezvoltat o metodă nouă: nanoparticulele au fost integrate într-un gel şi supuse unui câmp electric, ceea ce a îndepărtat fragmentele de ADN slab legate.
Rezultatul a fost o reducere cu 90% a pierderilor nedorite de material genetic, ceea ce face procesul semnificativ mai sigur pentru viitoarele aplicaţii.
„Celulele sintetice pot fi modificate pentru a detecta direct un factor din mediul lor, cum ar fi o tumoră sau o infecţie bacteriană, şi adaptate aşa încât să elibereze medicamentul exact acolo unde este nevoie”, a declarat într-un comunicat coordonatorul studiului, dr. Michael Booth, de la UCL, subliniind că această reuşită deschide calea către noi tipuri de tratamente personalizate.
Următorul pas al cercetătorilor este testarea acestei tehnici în laborator, cu medicamente experimentale împotriva cancerului.
Specialiştii spun că încălzirea locală a nanoparticulelor magnetice este deja folosită în prezent pentru tratamentul glioblastomului, un tip agresiv de cancer al creierului, şi ar putea fi adaptată pentru a declanşa producerea şi eliberarea de medicamente direct în zona afectată, oferind o nouă abordare terapeutică.
Deşi această tehnologie este încă în faza de laborator şi medicamentele eliberate prin aceste celule sintetice nu sunt aprobate pentru uz clinic, metoda are potenţialul de a deveni o strategie inovatoare pentru terapii ţintite, cu aplicaţii în diverse tipuri de cancer şi infecţii severe, oferind eficienţă şi siguranţă crescută pacienţilor.
Tehnologia este descrisă în revista Nature Chemistry.
Foto articol: Celulele sintetice cu fluorescenţă, văzute la microscop. Celulele colorate în verde sunt cele care au exprimat o proteină*. Credit: Ellen Parkes şi colaboratorii. University College London (UCL), 2 septembrie 2025.
