Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode très efficace pour le transfert de gènes. La technique, qui implique la culture et la transfection de cellules avec du matériel génétique sur un réseau de nanotubes de carbone, semble surmonter les limites des autres technologies d'édition de gènes.

Le dispositif, qui est décrit dans une étude publiée aujourd'hui dans la revue Petit , est le fruit d'une collaboration entre des chercheurs du Centre médical de l'Université de Rochester (URMC) et du Rochester Institute of Technology (RIT).

"Cette plate-forme a le potentiel de rendre le processus de transfert de gènes plus robuste et de diminuer les effets toxiques, tout en augmentant la quantité et la diversité de la cargaison génétique que nous pouvons livrer dans les cellules, " a déclaré Ian Dickerson, Doctorat., professeur agrégé au Département de neurosciences de l'URMC et co-auteur de l'article.

« Cela représente un très simple, peu coûteux, et un processus efficace qui est bien toléré par les cellules et peut délivrer avec succès de l'ADN dans des dizaines de milliers de cellules simultanément, " a déclaré Michael Schrlau, Doctorat., professeur adjoint au Kate Gleason College of Engineering du RIT et co-auteur de l'article.

Les thérapies par transfert de gènes sont depuis longtemps très prometteuses en médecine. Nouvelles techniques d'édition de gènes, tels que CRISPR-Cas9, permettent désormais aux chercheurs de cibler avec précision des segments de code génétique donnant lieu à une gamme d'applications scientifiques et médicales potentielles allant de la correction de défauts génétiques, à la manipulation des cellules souches, à la réingénierie des cellules immunitaires pour lutter contre les infections et le cancer.

Les scientifiques utilisent actuellement plusieurs méthodes différentes pour insérer de nouvelles instructions génétiques dans les cellules, y compris la création de petits trous dans la membrane cellulaire à l'aide d'impulsions électriques, injecter de l'ADN dans les cellules à l'aide d'un appareil appelé « canon à gènes », " et en utilisant des virus pour " infecter " les cellules avec un nouveau code génétique.

Cependant, toutes ces méthodes ont tendance à souffrir de deux problèmes fondamentaux. D'abord, ces processus peuvent être hautement toxiques, laissant les scientifiques avec trop peu de cellules saines pour travailler. Et deuxieme, ces méthodes sont limitées dans la quantité d'informations génétiques - ou "charge utile" - qu'elles peuvent fournir aux cellules, limiter leur application. Ces techniques peuvent également être longues et coûteuses.

Le nouveau dispositif décrit dans l'étude a été fabriqué au Schrlau Nano-Bio Interface Laboratory au RIT par Masoud Golshadi, doctorat En utilisant un processus appelé dépôt chimique en phase vapeur, les chercheurs ont créé une structure semblable à un nid d'abeilles composé de millions de nanotubes de carbone densément emballés avec des ouvertures des deux côtés d'une fine membrane en forme de disque.

L'appareil a été utilisé au Dickerson Lab de l'URMC pour cultiver une série de différentes cellules humaines et animales. Après 48 heures, les cellules ont été baignées dans un milieu contenant de l'ADN liquide. Les nanotubes de carbone ont agi comme des conduits attirant le matériel génétique dans les cellules. En utilisant cette méthode, les chercheurs ont observé que 98 pour cent des cellules ont survécu et 85 pour cent ont été transfectées avec succès avec le nouveau matériel génétique.

Le mécanisme de transfert d'ADN est toujours à l'étude, mais les chercheurs soupçonnent qu'il peut s'agir d'un processus appelé endocytose améliorée, une méthode par laquelle les cellules transfèrent des paquets de protéines dans les deux sens à travers la membrane cellulaire.

L'appareil a également montré sa capacité à cultiver avec succès un large éventail de types de cellules, y compris les cellules qui sont généralement difficiles à cultiver et à maintenir en vie, comme les cellules immunitaires, cellules souches, et les neurones.

Les chercheurs optimisent maintenant la technologie dans l'espoir que le dispositif - qui est peu coûteux à produire - puisse être mis à la disposition des chercheurs et, finalement, utilisé pour développer de nouveaux traitements pour un éventail de maladies.