Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Исследования показывают, что система возмущения клеток может иметь медицинское применение

Исследования показывают, что система возмущения клеток может иметь медицинское применение

Опубликовал: Admin, 3-10-2020, 01:01, Нанотехнологии, 105, 0

Исследования показывают, что система возмущения клеток может иметь медицинское применение

Линии клеток, в которые вводят свободную нуклеиновую кислоту, широко используются для открытия лекарств и моделирования заболеваний. Чтобы избежать генетически смешанных популяций клеток, исследователи используют методы разведения для отбора отдельных клеток, которые затем будут генерировать идентичные линии. Однако способ ограничения разведения утомителен и требует много времени.

Новое исследование северо-западных исследователей показывает, как электропорация Nanofountain Probe Electroporation (NFP-E), инструмент, который доставляет молекулы в отдельные клетки, может решить эту проблему и может привести к новым приложениям для скрининга лекарств и разработки курсов лечения для конкретных пациентов.

Команда, возглавляемая Горацио Эспиноза из Northwestern Engineering, в которую входит Джошуа Леонард, демонстрирует универсальность NFP-E, который вводит ДНК или РНК в клетки с помощью электричества. Он также может доставлять как белки, так и плазмиды в различные типы клеток животных и человека с контролем дозировки. В команду вошли Джон Кесслер, профессор биологии стволовых клеток Кена и Рут Дэйви и профессор неврологии и фармакологии Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета.

Новый метод можно использовать для изучения болезней или для клеточной терапии. В первом случае манипулируют геномом. В последнем случае редактирование генов происходит в клетках, таких как Т-клетки, для лечения рака с помощью иммунотерапии.

Используя электропорацию одной клетки, процесс введения ДНК или РНК в одиночные ячейки используя импульс электричества, который на короткое время открывает поры в клеточная мембрана , их работа показывает, как NFP-E обеспечивает точный контроль над относительной экспрессией двух котрансфицированных плазмид. Более того, путем сочетания электропорации отдельных клеток с покадровой флуоресцентной визуализацией, их исследование выявляет характерные времена для закрытия электропор.

«Мы продемонстрировали потенциал технологии NFP-E в манипулировании различными типами клеток со стехиометрическим контролем молекулярного груза, который можно использовать для проведения широкого спектра исследований в области скрининга лекарств, клеточной терапии и синтетической биологии», - сказал Эспиноза. Джеймс Н. и Нэнси Дж. Фарли, профессор производства и предпринимательства, профессор машиностроения и (любезно) биомедицинской инженерии, а также гражданского строительства и охраны окружающей среды.

В настоящее время биомолекулы можно доставлять в клетки множеством способов: вирусными векторами; химические носители, такие как проникающие в клетки пептиды и полимерные нанокапсулы; липофектамин и объемная электропорация.

«Существует ряд стратегий доставки биомолекул в клетки, но каждая имеет свои ограничения», - сказал Леонард, доцент кафедры химической и биологической инженерии и профессор педагогического мастерства Чарльза Диринга Маккормика. «Например, химические носители обеспечивают относительно медленную доставку и могут быть токсичными для клетки; вирусные векторы часто эффективны, но могут вызывать неблагоприятные иммунные ответы и инсерционную генотоксичность. Использование любого традиционного метода часто требует значительных усилий для оптимизации протокола в зависимости от клетки тип и молекула, которая должна быть доставлена, и, следовательно, легко обобщаемая стратегия доставки биомолекулы могла бы предложить некоторые значимые преимущества ».

Новая система NFP-E обеспечивает доставку ДНК, РНК и белков из одной клетки в различные иммортализованные линии клеток а также первичные клетки с эффективностью более 95% и жизнеспособностью клеток более 90%.

«Результаты показывают, что время повторного запечатывания клеточной мембраны нелинейно зависит от импульсного напряжения и количества импульсов электропорации, достигая максимума при промежуточных значениях», - сказал Эспиноза. «Это означает, что длительное время импульса или высокое напряжение, по-видимому, не являются необходимыми для эффективного молекулярного транспорта через клеточные мембраны. Эта особенность важна для получения высокой эффективности транспорта при сохранении минимальной токсичности клеток».

Используя технологию одноклеточной электропорации, исследователи смогли понять механизмы транспорта, участвующие в локальном отборе образцов клеток на основе электропорации. Одним из препятствий к неразрушающему отбору временных одноклеточных образцов является извлечение небольших количеств цитозоля - жидкости внутри клеток, что затрудняет тестирование или обнаружение последовательностей или белков РНК.

Исследования показали, что масштабирование времени повторного закрытия мембраны является функцией различных параметров электропорации, что дает представление о постимпульсной динамике электропор.

«Работа направлена ​​на то, чтобы понять способы увеличения количества цитозоля, отобранного в образце, без отрицательного воздействия на клетки», - сказал Эспиноза. «Это может служить ориентиром для Исследовательского сообщества При разработке экспериментов, направленных на отбор проб внутриклеточных молекул на основе электропорации для анализа временных клеток».

Это исследование связано с предыдущей работой, в ходе которой был разработан минимально инвазивный метод для образца ячеек которые можно повторять несколько раз. Это более раннее исследование, в котором для извлечения ферментов из цитозоля использовались электрические импульсы, помогло понять кинетику образования и закрытия пор.

Статья «Электропорация с помощью нанофонтанного зонда обеспечивает универсальную внутриклеточную доставку отдельных клеток и исследование постимпульсной динамики электропор» была опубликована 2 октября в журнале Маленький .


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии