Устройство из углеродных нанотрубок значительно повышает эффективность генной инженерии
Исследователи разработали новый высокоэффективный метод переноса генов. Техника, включающая культивирование и трансфекцию клеток генетическим материалом на массиве углеродных нанотрубок, позволяет преодолеть ограничения других технологий генного редактирования.
Устройство, описанное в исследовании, опубликованном в журнале Small, стало результатом сотрудничества учёных из Медицинского центра Университета Рочестера (URMC) и Рочестерского технологического института (RIT).
Проблема современных методов
Терапии с переносом генов, включая точные техники вроде CRISPR-Cas9, имеют большой потенциал в медицине. Однако существующие методы (электропорация, "генная пушка", использование вирусов) имеют два ключевых недостатка:
- Высокая токсичность для клеток.
- Ограниченный объём генетического материала ("полезной нагрузки"), который можно доставить в клетку.
Новое решение
Устройство было создано в Лаборатории нано-био интерфейсов RIT. С помощью химического осаждения из газовой фазы исследователи изготовили структуру, похожую на соты, — миллионы плотно упакованных углеродных нанотрубок с отверстиями с обеих сторон тонкой мембраны в форме диска.
Эффективность метода
В лаборатории URMC на этом устройстве культивировали различные человеческие и животные клетки. Через 48 часов клетки помещали в среду с жидкой ДНК. Углеродные нанотрубки действовали как каналы, доставляя генетический материал внутрь клеток. Результаты:
- Выживаемость клеток: 98%.
- Успешная трансфекция: 85% клеток получили новый генетический материал.
Механизм и преимущества
Предполагаемый механизм доставки — усиленный эндоцитоз. Устройство также доказало способность успешно культивировать широкий спектр типов клеток, включая труднорастущие: иммунные клетки, стволовые клетки и нейроны.
Перспективы
Технология оптимизируется для широкого использования исследователями. Низкая стоимость производства устройства открывает путь к разработке новых методов лечения различных заболеваний.