MEMS nanoinjektor til genetisk modifikation af celler

Evnen til at overføre et gen eller en DNA-sekvens fra et dyr til genomet af et andet spiller en afgørende rolle i en bred vifte af medicinsk forskning – inklusive kræft, Alzheimers sygdom, og diabetes.

Men den traditionelle metode til at overføre genetisk materiale til en ny celle, kaldet "mikroinjektion, " har en alvorlig ulempe. Det involverer at bruge en lille glaspipette til at pumpe en opløsning indeholdende DNA ind i kernen af ​​en ægcelle, men den ekstra væske kan få cellen til at svulme og ødelægge den - hvilket resulterer i en celledødsrate på 25 til 40 procent.

Nu, takket være arbejdet fra forskerne Brigham Young University, der er en måde at undgå celledød, når man indfører DNA i ægceller. I Gennemgang af videnskabelige instrumenter , holdet beskriver deres mikroelektromekaniske system (MEMS) nanoinjektor, som var designet til at injicere DNA i musezygoter (enkeltcellede embryoner bestående af et befrugtet æg).

"I bund og grund, vi bruger elektriske kræfter til at tiltrække og frastøde DNA – hvilket tillader injektioner at ske med en lille, elektrisk ledende lanse, " forklarede Brian Jensen, lektor ved Institut for Mekanisk Teknik ved Brigham Young University. "DNA tiltrækkes til ydersiden af ​​lansen ved hjælp af positiv spænding, og så sættes lansen ind i en celle."

MEMS nanoinjektorens lanse er utrolig lille, og der bruges ingen ekstra væske med denne teknik, så celler udsættes for meget mindre stress sammenlignet med den traditionelle mikroinjektion.

Denne evne til at injicere DNA i celler uden at forårsage celledød fører til "mere effektive injektioner, hvilket igen reducerer omkostningerne ved at skabe et transgent dyr, " ifølge Jensen.

Et af holdets mest betydningsfulde resultater er, at det er muligt at bruge de elektriske kræfter til at få DNA ind i cellens kerne - uden at skulle forsigtigt rette lansen ind i pronucleus (den cellulære struktur, der indeholder cellens DNA). "Dette kan muliggøre fremtidig automatisering af injektionerne, uden at kræve manuel indsprøjtning, siger Jensen.

Det kan også betyde, at injektioner kan udføres i dyr med uklare eller uigennemsigtige embryoner. "Sådanne dyr, herunder mange interessante større som grise, ville være attraktivt for en række transgene teknologier, ", sagde Jensen. "Vi tror på, at nanoinjektion kan åbne nye opdagelsesfelter hos disse dyr."

Som et næste skridt, Jensen og kolleger udfører injektioner i celler i en cellekultur ved hjælp af en række lanser, der kan injicere hundredtusindvis af celler på én gang. "Vi forventer, at lansearrayet kan muliggøre genterapi ved hjælp af en kultur af en patients egne celler, " bemærkede han.