Si les scientifiques pouvaient donner aux cellules vivantes des propriétés magnétiques, ils pourraient peut-être manipuler les activités cellulaires avec des champs magnétiques externes. Mais les tentatives précédentes de magnétiser les cellules en produisant des protéines contenant du fer à l'intérieur n'ont entraîné que de faibles forces magnétiques. Maintenant, chercheurs reportant dans ACS' Lettres nano ont conçu des cristaux de protéines génétiquement codés qui peuvent générer des forces magnétiques plusieurs fois plus fortes que celles déjà rapportées.

Le nouveau domaine de la magnétogénétique cherche à utiliser des protéines génétiquement codées qui sont sensibles aux champs magnétiques pour étudier et manipuler les cellules. De nombreuses approches antérieures ont mis en vedette une protéine naturelle de stockage du fer appelée ferritine, qui peut s'auto-assembler dans une "cage" pouvant en contenir jusqu'à 4, 500 atomes de fer. Mais même avec cette grande capacité de stockage de fer, les cages de ferritine dans les cellules génèrent des forces magnétiques des millions de fois trop petites pour des applications pratiques. Pour augmenter drastiquement la quantité de fer qu'un assemblage de protéines peut stocker, Bianxiao Cui et ses collègues voulaient combiner la capacité de liaison au fer de la ferritine avec les propriétés d'auto-assemblage d'une autre protéine, appelé Inkabox-PAK4cat, qui peut former énorme, cristaux fusiformes à l'intérieur des cellules. Les chercheurs se sont demandé s'ils pouvaient tapisser l'intérieur creux des cristaux de protéines de ferritine pour stocker de plus grandes quantités de fer qui généreraient des forces magnétiques substantielles.

Pour faire les nouveaux cristaux, les chercheurs ont fusionné des gènes codant pour la ferritine et l'Inkabox-PAK4cat et ont exprimé la nouvelle protéine dans des cellules humaines dans une boîte de Pétri. Les cristaux résultants, qui a atteint environ 45 microns de longueur (ou environ la moitié du diamètre d'un cheveu humain) après 3 jours, n'a pas affecté la survie des cellules. Les chercheurs ont ensuite brisé les cellules, isolé les cristaux et ajouté du fer, ce qui leur a permis de tirer les cristaux avec des aimants externes. Chaque cristal contenait environ cinq milliards d'atomes de fer et générait des forces magnétiques de neuf ordres de grandeur plus fortes que les cages de ferritine simples. En introduisant des cristaux pré-chargés en fer dans des cellules vivantes, les chercheurs pourraient déplacer les cellules avec un aimant. Cependant, ils étaient incapables de magnétiser les cellules en ajoutant du fer aux cristaux qui poussaient déjà dans les cellules, peut-être parce que les niveaux de fer dans les cellules étaient trop bas. C'est un domaine qui nécessite une enquête plus approfondie, disent les chercheurs.