Кислород жизненно важен для жизни, и клиницисты могут снабжать пациентов дополнительным кислородом с помощью лицевых масок и носовых трубок, но не существует доступных методов доставки кислорода непосредственно в клетки.

Эта возможность изначально была бы полезна в качестве исследовательского инструмента, но в конечном итоге может найти важное медицинское применение — например, для улучшения методов лечения, которые теряют эффективность при низком уровне кислорода.

Как сообщается в PNAS , исследователи из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) недавно разработали технологию, которая позволяет им создавать клетки, производящие 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 переносчика 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 исследовательской арены, для детальной оценки роли кислорода в передаче сигналов, метаболизме и физиологии. Но в будущем технологии, основанные на SNORCL, могут иметь множество клинических применений». говорит Мута.

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.