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提高基因轉染效率的新技術

日期:2016-04-11 08:52:17

 最近,研究人員開發出了一種新的、高效的基因轉染方法。此項技術是在一系列的碳納米管上培養和轉染攜帶遺傳物質的細胞,似乎克服了其他基因編輯技術的局限性。這項研究發表在近期的國際知名期刊《Small》,是羅切斯特大學醫學中心(URMC)與羅切斯特理工學院(RIT)的研究人員之間合作完成的。

 

該論文共同作者、URMC神經科學系的副教授Ian Dickerson博士指出:“這個平臺有可能使基因轉移過程更加穩健,并且降低毒性作用,同時增加了我們能夠傳遞到細胞內的遺傳物質的多樣性和數量。”

 

本文共同作者、RIT Kate Gleason工程學院的助理教授Michael Schrlau指出:“這是一種非常簡單的、廉價而高效的流程,細胞耐受良好,并可能成功地同時傳遞給成千上萬的細胞。”

 

基因轉移療法在醫學上一直持有巨大的潛力。新的基因編輯技術(如CRISPR-Cas9),可使研究人員能夠精確地靶定基因代碼,從而產生了一系列潛在的科學和醫學應用,從修復遺傳缺陷,到操縱干細胞,到再造免疫細胞對抗感染和癌癥。

 

科學家目前使用幾種不同的方法,來將新的遺傳指令插入細胞,包括使用電脈沖在細胞膜上打小洞,使用稱為“基因槍”的設備將DNA注入細胞,以及使用病毒“感染”攜帶新遺傳密碼的細胞。

 

然而,所有這些方法往往存在兩個基本問題。首先,這些過程可能有劇毒,留給科學家使用的健康細胞太少。第二,這些方法受到傳遞到細胞內的遺傳信息數量(或者“有效載荷”)的限制,從而限制了它們的應用。這些技術也非常耗時和昂貴。

 

這項研究中描述的新設備,是在RITSchrlau Nano-Bio Interface實驗室由Masoud Golshadi博士制備出來的。使用一個稱為化學氣相沉積的過程,研究人員創建了一種結構,類似于一個蜂窩,由數以百萬計的密集的碳納米管組成,在一片薄的圓盤形膜兩邊都有開口。

 

URMCDickerson實驗室里,該設備被用來培養一系列不同的人類和動物細胞。48小時后,這些細胞被浸在含有DNA的液體中。碳納米管作為管道,將遺傳物質拉入細胞。使用這種方法,研究人員發現,98%的細胞存活,有85%成功轉染了新的遺傳物質。

 

DNA轉移機制仍在調查之中,但是研究人員懷疑它可能是通過一個被稱為增強內吞作用的過程,細胞通過這種方法,將成捆的蛋白質來回穿過細胞膜進行轉移。

 

該設備也表現出成功地培養廣泛的細胞類型的能力,包括通常很難生長和保持活力的細胞,如免疫細胞、干細胞和神經細胞。

 

研究人員目前正在優化該技術,希望這種設備——生產起來很便宜,可以供研究人員使用,并最終為一系列的疾病開發新的治療方法。

 


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