最近,研究人员开发出了一种新的、高效的基因转染方法。此项技术是在一系列的碳纳米管上培养和转染携带遗传物质的细胞,似乎克服了其他基因编辑技术的局限性。这项研究发表在近期的国际知名期刊《Small》,是罗切斯特大学医学中心(URMC)与罗切斯特理工学院(RIT)的研究人员之间合作完成的。延伸阅读:新的非病毒基因载体提高5倍转染率;不影响细胞分化的新转染技术。
该论文共同作者、URMC神经科学系的副教授Ian Dickerson博士指出:“这个平台有可能使基因转移过程更加稳健,并且降低毒性作用,同时增加了我们能够传递到细胞内的遗传物质的多样性和数量。” 本文共同作者、RIT Kate Gleason工程学院的助理教授Michael Schrlau指出:“这是一种非常简单的、廉价而高效的流程,细胞耐受良好,并可能成功地同时传递给成千上万的细胞。”
基因转移疗法在医学上一直持有巨大的潜力。新的基因编辑技术(如CRISPR-Cas9),可使研究人员能够精确地靶定基因代码,从而产生了一系列潜在的科学和医学应用,从修复遗传缺陷,到操纵干细胞,到再造免疫细胞对抗感染和癌症。 科学家目前使用几种不同的方法,来将新的遗传指令插入细胞,包括使用电脉冲在细胞膜上打小洞,使用称为“基因枪”的设备将DNA注入细胞,以及使用病毒“感染”携带新遗传密码的细胞。
然而,所有这些方法往往存在两个基本问题。首先,这些过程可能有剧毒,留给科学家使用的健康细胞太少。第二,这些方法受到传递到细胞内的遗传信息数量的限制,从而限制了它们的应用。这些技术也非常耗时和昂贵。延伸阅读:转染是个坎,让我教你怎么翻过去[选购宝典]。
这项研究中描述的新设备,是在RIT的Schrlau Nano-Bio Interface实验室由Masoud Golshadi博士制备出来的。使用一个称为化学气相沉积的过程,研究人员创建了一种结构,类似于一个蜂窝,由数以百万计的密集的碳纳米管组成,在一片薄的圆盘形膜两边都有开口。
在URMC的Dickerson实验室里,该设备被用来培养一系列不同的人类和动物细胞。48小时后,这些细胞被浸在含有DNA的液体中。碳纳米管作为管道,将遗传物质拉入细胞。使用这种方法,研究人员发现,98%的细胞存活,有85%成功转染了新的遗传物质。
DNA转移机制仍在调查之中,但是研究人员怀疑它可能是通过一个被称为增强内吞作用的过程,细胞通过这种方法,将成捆的蛋白质来回穿过细胞膜进行转移。
该设备也表现出成功地培养广泛的细胞类型的能力,包括通常很难生长和保持活力的细胞,如免疫细胞、干细胞和神经细胞。
研究人员目前正在优化该技术,希望这种设备——生产起来很便宜,可以供研究人员使用,并最终为一系列的疾病开发新的治疗方法。