Research press release

細胞にうまく入り込むのは縞模様のナノ粒子

Nature Materials

Nanoparticles need ‘stripes’ for cellular success

目立った細胞破壊を起こさずに細胞に入り込むことができるナノ粒子が、Nature Materials(電子版)で報告されている。これらのナノ粒子は、2種類の分子で「ストライプ」状に覆われると、非常に防護性の高い細胞膜のバリアを、細胞死につながる孔を形成せずに直接通過することができる。このメカニズムを利用すれば、生物活性分子を治療目的で細胞に送達できるかもしれない。

直接細胞膜を通過できる生体分子もあるが、同程度のサイズの合成粒子で同様のメカニズムが起こる可能性については、以前から議論がなされていた。通常、合成物が細胞に取り込まれても、サイトゾルとよばれる細胞の主要流動部分ではなく、小さな区画内の限られた部分に到達するにすぎない。また、正に帯電したナノ粒子などの物体も、プロセス中に膜を破壊する小さな過渡的な孔を形成し、細胞死をもたらしうる。

F Stellacciらは、金のナノ粒子が、負電荷を持つリガンドと疎水性リガンドが交互に配列した「ストライプ」模様で覆われていれば、破壊を起こさずに細胞膜を通過しサイトゾルに到達可能であることを示している。これらのリガンドがランダムに配列したナノ粒子は、リガンド比が同じであっても、膜を直接通過できない。

Nanoparticles that can penetrate a cell without causing overt disruption are described online this week in Nature Materials. When covered with two different kinds of molecules in a \\\\\\\'striped\\\\\\\' arrangement, these nanoparticles can pass directly through the highly protective barrier of the cell membrane without creating holes leading to cell death. This mechanism could be used to deliver biologically active molecules into the cell for therapeutic purposes.

Although some biomolecules can directly pass through cell membranes, for some time there has been controversy surrounding the possibility of a similar mechanism occurring for synthetic particles of a similar size. Usually, the uptake of synthetic objects into the cell results in them reaching only a limited area within small compartments rather than the main fluid section, called the cytosol, of the cell. Objects, such as positively charged nanoparticles, also create small transient holes that disrupt the membrane in the process and can cause cell death.

Francesco Stellacci and colleagues show that gold nanoparticles can penetrate the cell membrane without causing disruption, and reach the cytosol if the particles are coated with both negatively charged and hydrophobic ligands arranged in an alternating ‘striped’ fashion. If these ligands are arranged in a random way, but in the same ratio, on the nanoparticles, the particles can not directly pass through the membrane.

doi: 10.1038/nmat2202

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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