Питаться» чистым светом теперь возможно: зачем китайские ученые дали эту суперспособность животным?

Исследователи-медики Чжэцзянского университета совершили такое, что совсем недавно считалось чистой фантастикой. Китайские ученые забрали у растений их главный козырь (способность улавливать солнечный свет и превращать его в энергию) и подарили эту способность больным животным. Крысы и кролики с тяжелыми трудноизлечимыми заболеваниями получили инъекцию растительных наночастиц. Так, внутри клеток подопытных животных заработали крошечные солнечные батареи. Результат оказался настолько потрясающим, что многие эксперты заявили: медицина получила новый прорывной, почти фантастический инструмент.

Растительная суперспособность

Давайте же заглянем внутрь первой попавшейся живой клетки. Это своего рода хорошо отлаженный цех, где главную работу выполняют два механизма-органеллы. Митохондрии добывают львиную долю клеточной энергии, а эндоплазматический ретикулум производит белки и жиры. Пока эти механизмы действуют в связке, клетка здорова и бодра. Но стоит случиться метаболическому стрессу, например, из-за болезни или старения, то их синхронная работа идет вразнос. Со временем забарахливших клеток становится все больше и больше, запускается цепная реакция поломок, и в итоге весь организм животного тяжело заболевает.

Растениям, в отличие от животных, в этом плане гораздо проще. Кроме митохондрий, у них имеются хлоропласты, в которых происходит фотосинтез. Благодаря этому уникальному дуэту растительные клетки легко переносят экстремальную жару, засуху и даже засоление почвы.



Поэтому китайские ученые решили победить эту несправедливость и подарить животным клеткам растительную суперсилу. А именно: умение использовать свет для поддержания порядка в клетках во время стрессовой ситуации. В ходе экспериментов был найден изящный способ обмануть природу. Исследователи из КНР не стали скрещивать растения с животными, а воспользовались самыми последними достижениями наноинженерии.

Как починить поврежденные клетки?

Секретным оружием ученых стали нанотилакоидные единицы, извлеченные из растений. Тилакоиды — это мембранные мешочки внутри хлоропластов, где происходит самая важная часть фотосинтеза, его светозависимая стадия.

Сами по себе эти частицы для организма животного чужие, иммунная система быстро их уничтожит. Поэтому исследователи разработали хитрую упаковку: они заключили нанотилакоиды в наночастицы, покрытые клеточной мембраной. Такая оболочка обеспечивает адресную доставку прямо к больным клеткам и позволяет незаметно проскочить мимо иммунного дозора.



Первыми подопытными стали крысы с дегенерацией межпозвоночных дисков. При этом заболевании митохондрии и эндоплазматический ретикулум перестают нормально общаться. И едва вживленные наночастицы активировали светом, они восстановили нарушенную сеть взаимодействия между органеллами. Клетки ожили, симптомы отступили.

Ученые констатировали: эксперимент удался на славу. Но некоторые проблемы остались нерешенными. Например, внешний свет не проникает вглубь крупного организма, поэтому трюк с кроликами и крысами был бы явно недостаточным для лечения человека или больших животных.

Тогда китайская команда пошла дальше и создала имплантируемые светодиоды с беспроводной подзарядкой. Эти миниатюрные лампочки подключаются к смартфону для удаленного управления — хирург или даже сам пациент сможет включать их, когда нужно, прямо через приложение.

Новую комбинацию (нанотилакоиды плюс имплантат) испытали на кроликах с тем же заболеванием. Результат повторился: светодиоды отлично подсветили глубокие ткани, растительные наночастицы запустили фотосинтез, и симптомы дегенерации снова ушли. Ученые получили работающий метод для терапии глубокозалегающих органов.

Не лечение, а полная перезагрузка

Сами авторы не ожидали, что будет такой мощный прорыв. Новый способ позволяет бороться с целым классом болезней, где метаболический стресс разрывает нормальные связи между митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом. Артрит, нейродегенеративные расстройства, мышечные дистрофии — в каждом из этих случаев инновационная технология способна сыграть свою положительную роль. А ведь этими болезнями страдают миллионы и даже миллиарды жителей планеты.



Исследователи подчеркивают главный вывод: имплантация фотосинтезирующих систем растительного происхождения в клетки млекопитающих эффективно восстанавливает сломанные связи между двумя ключевыми органеллами. И это делают не химические лекарства, а настоящий, пусть и очень слабый, фотосинтез внутри животной ткани.

Это совершенно иной подход к лечению тяжелых заболеваний. Это полная перезагрузка клеток. И он имеет огромные перспективы, так как использует природную систему фотосинтеза. Эксперты прогнозируют: в паре с беспроводными светодиодами-имплантами новая технология очень скоро будет применяться в больницах. Да, пока эксперименты проведены на кроликах и крысах, но первый серьезный шаг уже сделан.