Bikage af nanorør kan øge genteknikken

Forskere har udviklet en ny og yderst effektiv metode til genoverførsel. Teknikken, som involverer dyrkning og transfektion af celler med genetisk materiale på en række kulstofnanorør, synes at overvinde begrænsningerne ved andre genredigeringsteknologier.

Enheden, som er beskrevet i en undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Lille , er produktet af et samarbejde mellem forskere ved University of Rochester Medical Center (URMC) og Rochester Institute of Technology (RIT).

"Denne platform rummer potentialet til at gøre genoverførselsprocessen mere robust og reducere toksiske virkninger, mens vi øger mængden og mangfoldigheden af ​​genetisk last, vi kan levere til celler, "sagde Ian Dickerson, Ph.d., en lektor i Institut for Neurovidenskab ved URMC og medforfatter af papiret.

"Dette repræsenterer en meget enkel, billig, og effektiv proces, der tolereres godt af celler og med succes kan levere DNA til titusinder af celler samtidigt, "sagde Michael Schrlau, Ph.d., en adjunkt ved Kate Gleason College of Engineering ved RIT og medforfatter af papiret.

Genoverførselsbehandlinger har længe holdt store løfter inden for medicin. Nye genredigeringsmetoder, såsom CRISPR-Cas9, nu sætte forskere i stand til præcist at målrette segmenter af genetisk kode, hvilket giver anledning til en række potentielle videnskabelige og medicinske anvendelser til at reparere genetiske defekter, at manipulere stamceller, at genopbygge immunceller for at bekæmpe infektion og kræft.

Forskere anvender i øjeblikket flere forskellige metoder til at indsætte nye genetiske instruktioner i celler, herunder at skabe små huller i cellemembranen ved hjælp af elektriske impulser, injicere DNA i celler ved hjælp af en enhed kaldet en "genpistol, "og anvender vira til at" inficere "celler med ny genetisk kode.

Imidlertid, alle disse metoder har en tendens til at lide af to grundlæggende problemer. Først, disse processer kan være meget giftige, efterlader forskere med for få raske celler at arbejde med. Og for det andet, disse metoder er begrænset i mængden af ​​genetisk information - eller "nyttelast" - de kan levere til cellerne, begrænse deres anvendelse. Disse teknikker kan også være tidskrævende og dyre.

Den nye enhed, der er beskrevet i undersøgelsen, blev fremstillet i Schrlau Nano-Bio Interface Laboratory ved RIT af Masoud Golshadi, Ph.d. Ved hjælp af en proces kaldet kemisk dampaflejring, forskerne skabte en struktur, der ligner en honningkage, der består af millioner af tæt pakket carbo -nanorør med åbninger på begge sider af en tynd skiveformet membran.

Enheden blev ansat i Dickerson Lab på URMC til dyrkning af en række forskellige mennesker og dyreceller. Efter 48 timer, cellerne blev badet i et medium, der indeholdt flydende DNA. Carbon nanorørene fungerede som ledninger, der trak det genetiske materiale ind i cellerne. Ved hjælp af denne metode, forskerne observerede, at 98 procent af cellerne overlevede, og 85 procent blev succesfuldt transficeret med det nye genetiske materiale.

Mekanismen for DNA -overførsel er stadig under undersøgelse, men forskerne formoder, at det kan være via en proces kaldet forbedret endocytose, en metode, hvorved celler overfører bundter af proteiner frem og tilbage gennem cellemembranen.

Enheden har også vist evnen til med succes at dyrke en lang række celletyper, herunder celler, der typisk er svære at vokse og holde i live, såsom immunceller, stamceller, og neuroner.

Forskerne optimerer nu teknologien i håb om, at enheden - som er billig at producere - kan gøres tilgængelig for forskere og, ultimativt, bruges til at udvikle nye behandlinger for en række sygdomme.