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RIT的Schrlau 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。
在URMC的Dickerson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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