Bušenje jezgri ljudskih stanica bez oštećenja

Zamislite da pokušate probušiti rupu u žumanjku sirovog jajeta, a da ne razbijete bjelanjak. Istraživači s američkog Sveučilišta u Kaliforniji San Diego razvili su tehnologiju koja obavlja sličan delikatan zadatak na ljudskim stanicama. Oni su stvorili niz "nanostupova" koji mogu probiti jezgru stanice bez oštećenja vanjske membrane stanice.

Istraživanje, objavljeno u časopisu Advanced Functional Materials, moglo bi otvoriti nove mogućnosti u genskoj terapiji, gdje genetski materijal treba dostaviti izravno u jezgru, kao i isporuku lijekova i druge oblike precizne medicine.

"Razvili smo alat koji može lako stvoriti ulaz u jezgru", rekla je Zeinab Jahed, profesorica na odjelu za kemijsko i nano inženjerstvo na UC San Diego i viša autorica studije.

Jezgra je po dizajnu neprobojna. Njena membrana je visoko ojačana barijera koja štiti naš genetski kod, propuštajući samo određene molekule kroz strogo kontrolirane kanale. "Nije lako unijeti bilo što u jezgru", rekla je Jahed. "Dostava lijekova i gena kroz membranu dugo je bila golem izazov."

Trenutačne metode za pristup jezgri obično uključuju korištenje malene igle za fizičko bušenje jezgre i stanice, no te su metode invazivne i mogu se koristiti samo u ograničenim primjenama.

Jahed i njezin tim konstruirali su niz nanostupova koji se sastoje od cilindričnih struktura nanoveličina. Kada se stanica postavi na vrh ovih nanostupova, jezgra se omota oko njih, uzrokujući da se njezina membrana zakrivi. Ova inducirana zakrivljenost zauzvrat uzrokuje sićušne, samozatvorljive otvore koji se privremeno stvaraju u membrani nukleusa, dok vanjska membrana stanice ostaje neoštećena.

"Ovo je uzbudljivo jer možemo selektivno stvoriti ove malene proboje u membrani nukleusa kako bismo izravno pristupili jezgri, dok ostatak stanice ostavljamo netaknut", rekla je Jahed.

U eksperimentima su stanice koje sadrže fluorescentnu boju unutar svojih jezgri postavljene na nanostupove. Istraživači su primijetili da je boja iscurila iz jezgre u citoplazmu, ali je ostala zatvorena unutar stanice. To je upućivalo na to da je probušena samo membrana jezgre, no ne i stanična membrana. Istraživači su promatrali ovaj učinak u različitim vrstama stanica, uključujući epitelne stanice, stanice srčanog mišića i fibroblaste.

"Razumijevanje ovih detalja bit će ključno za optimizaciju platforme za kliničku upotrebu i osiguravanje da je sigurna i učinkovita za isporuku genetskog materijala u jezgru", rekla je Jahed.