211service.com
Magnetische genen
Met behulp van een gen van een magnetisch gevoelige bacterie hebben wetenschappers zoogdiercellen genetisch gemanipuleerd om magnetische nanodeeltjes te produceren. De vondst, door een team van Emory-universiteit onderzoekers, medische onderzoekers een nieuwe manier kunnen geven om cellen in het lichaam nauwkeuriger te volgen.
Dichterbij kijken: Deze MRI toont een muizenbrein dat is geïnjecteerd met getransplanteerde cellen die genetisch zijn gemanipuleerd, met behulp van een gen van een magnetisch gevoelige bacterie, om magnetische nanodeeltjes te produceren. De pijl wijst naar het cluster van magnetisch actieve cellen.
Het gen is afkomstig van een soort van bacteriën in de vijver die het gebruikt om kleine deeltjes te maken die functioneren als een soort biologische kompasnaald. De onderzoekers ontdekten dat het inbrengen van het gen in het DNA van muizencellen ervoor zorgde dat de cellen hun eigen magnetische nanodeeltjes produceerden. Toen de onderzoekers vervolgens cellen injecteerden die het gen tot expressie brengen in de hersenen van levende muizen, konden individuele cellen duidelijk worden gezien met een MRI als een donkere klodder omringd door bleker normaal weefsel.
Om cellen in een organisme te volgen, gebruiken wetenschappers gewoonlijk genetisch gemanipuleerde fluorescerende optische markers zoals groen fluorescerend eiwit ( GFP ). Door precies te bepalen waar in het genoom het GFP-gen wordt ingevoegd, kunnen wetenschappers bepaalde eiwitten waarin ze geïnteresseerd zijn taggen en kunnen ze patronen van genexpressie en bepaalde soorten cellen volgen.
Maar in tegenstelling tot een MRI, die diep in weefsel kan kijken, is fluorescentiemicroscopie beperkt tot het oppervlak, waardoor het soms moeilijk is om beelden van binnen levende dieren te krijgen. Het idee om gengestuurde productie van MRI-contrast te gebruiken is zeer wenselijk, zegt Xiaoping Hu , een professor in biomedische technologie aan Emory en een auteur van de studie. Optische markeringen, zegt Hu, kunnen niet worden gebruikt om heel diep te kijken. Het artikel van Hu en zijn collega's werd gepubliceerd in het juninummer van Magnetische resonantie in de geneeskunde .
Als het genetisch manipuleren van cellen om hun eigen magnetische nanodeeltjes te produceren succesvol blijkt te zijn, biedt dit een nieuw venster waardoor veel biologische processen kunnen worden bekeken terwijl ze zich ontvouwen, van de vorming van tumoren tot de migratie van stamcellen die worden geïnjecteerd om ziekten te behandelen. Het is gewoon verbazingwekkend dat ze een zoogdiercel kunnen krijgen om het materiaal daadwerkelijk te maken, zegt Lee Josephson , een universitair hoofddocent aan het Center for Molecular Imaging Research van de Harvard Medical School. Ik vind het een heel zinvol werk.
Het verkrijgen van goede MRI-beelden met het fijne resolutieniveau dat nodig is om cellulaire processen te zien ontvouwen, was een ongrijpbaar doel. Een benadering, die Josephson heeft helpen pionieren, is het laden van cellen door cellen te incuberen met magnetische nanodeeltjes en ze vervolgens in het lichaam te injecteren. Maar na verloop van tijd, als de magnetisch gemarkeerde cellen zich delen, wordt het signaal zwakker en gaat het verloren. Een andere techniek om cellen te labelen, die de afgelopen jaren is ontwikkeld, is het gebruik van een gen dat ferritine produceert, het molecuul dat cellen gebruiken om ijzer op te slaan. Maar de vorm van ijzer in ferritine is niet zo gemakkelijk te detecteren als de nanodeeltjes die in de Emory-studie werden gebruikt.
Hoewel onderzoekers veel potentie zien in de nieuwe techniek, heeft deze ook nadelen. Vanwege de onderliggende fysica van hoe een MRI werkt, zullen de beelden nooit de fijne resolutie hebben van optische microscopie op het oppervlak, zegt Michal Neeman , een professor aan het Weizmann Institute of Science, in Israël, die moleculaire beeldvorming bestudeert met behulp van ferritine. En hoewel de studie spannend is, zegt ze, moeten de magnetische eigenschappen van de deeltjes met meer detail worden bestudeerd.
Toch opent het feit dat een enkel bacterieel gen een grote verscheidenheid aan cellen ertoe kan brengen hun eigen magneten te maken, een breed scala aan mogelijkheden, van nieuwe celbeeldvormingstechnieken tot het gebruik van bacteriën als biologische fabrieken voor het produceren van nanodeeltjes. Als deze technologie goed werkt, denk ik dat er enorm veel toepassingen zijn, zegt Brian Rutt , een professor aan de University of Western Ontario die tumorvorming bestudeert.