211service.com
Geny magnetyczne
Wykorzystując gen z bakterii wrażliwej magnetycznie, naukowcy zmodyfikowali genetycznie komórki ssaków w celu wytworzenia magnetycznych nanocząstek. Odkrycie dokonane przez zespół Uniwersytet Emory naukowców, może dać naukowcom medycznym nowy sposób dokładniejszego śledzenia komórek w ciele.
Bliższe spojrzenie: To MRI pokazuje mózg myszy, do którego wstrzyknięto przeszczepione komórki, które zostały genetycznie zmodyfikowane przy użyciu genu z bakterii wrażliwej na pole magnetyczne, w celu wytworzenia magnetycznych nanocząstek. Strzałka wskazuje na skupisko aktywnych magnetycznie komórek.
Gen pochodzi z gatunku bakterie zamieszkujące stawy który używa go do tworzenia maleńkich cząstek, które działają jak rodzaj biologicznej igły kompasu. Naukowcy odkryli, że wprowadzenie genu do DNA komórek myszy spowodowało, że komórki wytworzyły własne nanocząstki magnetyczne. Kiedy naukowcy następnie wstrzyknęli komórki wyrażające gen do mózgów żywych myszy, poszczególne komórki można było wyraźnie zobaczyć za pomocą MRI jako ciemną plamkę otoczoną jaśniejszą, normalną tkanką.
Do śledzenia komórek w organizmie naukowcy powszechnie używają genetycznie zmodyfikowanych fluorescencyjnych markerów optycznych, takich jak zielone białko fluorescencyjne ( GFP ). Precyzyjnie kontrolując miejsce w genomie wstawienia genu GFP, naukowcy mogą oznaczać określone białka, którymi są zainteresowani, i mogą śledzić wzorce ekspresji genów, a także określone rodzaje komórek.
Ale w przeciwieństwie do rezonansu magnetycznego, który pozwala zajrzeć głęboko w tkankę, mikroskopia fluorescencyjna ogranicza się do powierzchni, co czasami utrudnia uzyskanie obrazów z żywych zwierząt. Pomysł wykorzystania sterowanej genetycznie produkcji kontrastu MRI jest wysoce pożądany, mówi Xiaoping Hu , profesor inżynierii biomedycznej w Emory i autor badania. Markery optyczne, mówi Hu, nie mogą być używane do patrzenia bardzo głęboko. Artykuł Hu i jego współpracowników został opublikowany w czerwcowym numerze Rezonans magnetyczny w medycynie .
Jeżeli inżynieria genetyczna komórek w celu wytworzenia własnych nanocząstek magnetycznych okaże się skuteczna, zapewni to nowe okno, przez które można zobaczyć wiele procesów biologicznych w miarę ich rozwoju, od powstawania guzów po migrację komórek macierzystych wstrzykiwanych w celu leczenia chorób. To zdumiewające, że potrafią sprawić, by komórka ssaka faktycznie wytworzyła ten materiał, mówi Lee Josephson , profesor nadzwyczajny w Centrum Badań Obrazowania Molekularnego w Harvard Medical School. Myślę, że to naprawdę znacząca praca.
Uzyskanie dobrych obrazów MRI o wysokiej rozdzielczości potrzebnej do obserwowania rozwoju procesów komórkowych było nieuchwytnym celem. Jednym z podejść, którego pionierem był Josephson, jest ładowanie komórek – inkubacja komórek za pomocą nanocząstek magnetycznych, a następnie wstrzyknięcie ich do organizmu. Jednak z biegiem czasu, gdy komórki oznaczone magnetycznie dzielą się, sygnał staje się słabszy i zanika. Inną techniką znakowania komórek, opracowaną właśnie w ciągu ostatnich kilku lat, jest użycie genu produkującego ferrytynę, cząsteczkę wykorzystywaną przez komórki do przechowywania żelaza. Ale forma żelaza w ferrytynie nie jest tak łatwa do wykrycia jak nanocząsteczki użyte w badaniu Emory.
Chociaż naukowcy widzą w nowej technice duży potencjał, ma ona wady. Ze względu na fizykę leżącą u podstaw działania rezonansu magnetycznego, obrazy nigdy nie będą miały dokładnej rozdzielczości mikroskopii optycznej na poziomie powierzchni, mówi Michał Neeman , profesor w Instytucie Nauki Weizmanna w Izraelu, który zajmuje się obrazowaniem molekularnym przy użyciu ferrytyny. I chociaż badanie jest ekscytujące, mówi, właściwości magnetyczne cząstek muszą zostać zbadane bardziej szczegółowo.
Jednak fakt, że pojedynczy gen bakteryjny może sprawić, że wiele różnych komórek będzie wytwarzać własne magnesy, otwiera wiele możliwości, od nowych technik obrazowania komórek po wykorzystanie bakterii jako fabryk biologicznych do produkcji nanocząstek. Jeśli ta technologia działa dobrze, myślę, że istnieje ogromna liczba aplikacji, mówi Brian Rutt , profesor Uniwersytetu Zachodniego Ontario, który zajmuje się badaniem powstawania guzów.