علمی، پژوهشی و فناوری

نانوستون ها بدون آسیب رساندن به سلول ها، منافذ ریز را در هسته ایجاد می کنند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : محققان مجموعه‌ای از نانو ستون‌ها را ایجاد کرده‌اند که می‌توانند به هسته سلول - محفظه‌ای که DNA ما را در خود جای داده است - بدون آسیب رساندن به غشای بیرونی سلول نفوذ کنند. این «دروازه ورود به هسته» جدید می‌تواند فرصت‌های جدیدی را در ژن درمانی باز کند، جایی که مواد ژنتیکی باید مستقیماً به هسته و همچنین دارورسانی و سایر اشکال پزشکی دقیق منتقل شود.

تصور کنید سعی می کنید زرده یک تخم مرغ خام را بدون شکستن سفیده آن سوراخ کنید. غیرممکن به نظر می رسد، اما محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو فناوری جدیدی را توسعه داده اند که کار ظریف مشابهی را در سلول های زنده انجام می دهد. آنها مجموعه‌ای از نانوستون‌ها را ایجاد کردند که می‌توانند به هسته سلول - محفظه‌ای که DNA ما را در خود جای داده است - بدون آسیب رساندن به غشای بیرونی سلول نفوذ کنند.

این تحقیق که در Advanced Functional Materials منتشر شده است، می‌تواند فرصت‌های جدیدی را در ژن درمانی ایجاد کند، جایی که مواد ژنتیکی باید مستقیماً به هسته منتقل شود.

زینب جاهد، استاد بخش مهندسی شیمی و نانو خانواده Aiiso Yufeng Li در UC San Diego و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «ما ابزاری را توسعه داده‌ایم که می‌تواند به راحتی دروازه‌ای به هسته ایجاد کند.

هسته با طراحی غیر قابل نفوذ است. غشای آن یک سد بسیار قوی است که از کد ژنتیکی ما محافظت می‌کند و تنها مولکول‌های خاصی را از طریق کانال‌های کاملاً کنترل‌شده وارد می‌کند. جاهد گفت: «به راحتی نمی توان چیزی را وارد هسته کرد. تحویل دارو و ژن از طریق غشای هسته ای مدت هاست که یک چالش بزرگ بوده است.

روش‌های فعلی برای دسترسی به هسته معمولاً شامل استفاده از یک سوزن کوچک برای سوراخ کردن فیزیکی هسته و سلول است. با این حال، این روش‌ها تهاجمی هستند و فقط در کاربردهای کوچک قابل استفاده هستند.

جاهد و تیمش به رهبری دکترای نانومهندسی UC San Diego. دانشجوی علی ساریخانی، راه حلی بدون اخلال ایجاد کرد. آنها مجموعه ای از نانوستون ها را مهندسی کردند که از ساختارهای استوانه ای در مقیاس نانو تشکیل شده است. هنگامی که یک سلول در بالای این نانو ستون ها قرار می گیرد، هسته خود را به دور نانوستون ها می پیچد و باعث می شود که غشای آن خمیده شود. این انحنای القا شده به نوبه خود باعث می شود که دهانه های ریز و خود آب بندی به طور موقت در غشای هسته ایجاد شود. در این میان غشای بیرونی سلول بدون آسیب باقی می ماند.

جاهد گفت: "این هیجان انگیز است زیرا ما می توانیم به طور انتخابی این شکاف های کوچک را در غشای هسته ای ایجاد کنیم تا مستقیماً به هسته دسترسی داشته باشیم، در حالی که بقیه سلول را دست نخورده باقی بگذاریم."

در آزمایش‌ها، سلول‌های حاوی رنگ فلورسنت در هسته‌هایشان روی نانوستون‌ها قرار گرفتند. محققان مشاهده کردند که رنگ از هسته به داخل سیتوپلاسم نشت می کند اما در داخل سلول باقی می ماند. این نشان داد که تنها غشای هسته سوراخ شده است، نه غشای سلول. محققان این اثر را در انواع مختلف سلول از جمله سلول های اپیتلیال، سلول های ماهیچه قلب و فیبروبلاست ها مشاهده کردند.

این تیم در حال حاضر در حال بررسی مکانیسم های پشت این اثر است. جاهد گفت: "درک این جزئیات برای بهینه سازی پلت فرم برای استفاده بالینی و اطمینان از ایمن و موثر بودن آن برای انتقال مواد ژنتیکی به هسته کلید خواهد بود."