Un equipo de investigadores ha desarrollado un método nuevo y altamente eficiente para la transferencia génica. La técnica, que implica cultivar y transfectar células con material genético a una matriz de nanotubos de carbono, parece superar las limitaciones de otras tecnologías de edición de genes.
El dispositivo, que se describe en un estudio publicado ayer en la revista Small, es el producto de una colaboración entre investigadores del Medical Center de la Universidad de Rochester (URMC) y el Instituto de Tecnología de Rochester (RIT).
“Esta plataforma tiene el potencial de hacer que el proceso de transferencia de genes sea más robusto y disminuir los efectos tóxicos, al tiempo que aumenta la cantidad y diversidad de la carga genética que podemos suministrar a las células“, dijo Ian Dickerson, Ph.D., profesor asociado del Departamento de Neurociencia en el URMC y co-autor del trabajo.
“Esto representa un proceso muy simple, barato y eficiente, que es bien tolerado por las células y puede entregar con éxito el ADN a decenas de miles de células al mismo tiempo” dijo Michael Schrlau, Ph.D., profesor asistente en el Colegio Kate Gleason de Ingeniería en el RIT y co-autor del trabajo.
Las terapias de transferencia de genes se han considerado durante mucho tiempo una gran promesa para la medicina. Las nuevas técnicas de edición de genes, tales como CRISPR-Cas9, ahora permiten a los investigadores orientarse con precisión a los segmentos de código genético, lo que puede dar lugar a una gama de posibles aplicaciones científicas y médicas para arreglar defectos genéticos, manipular células madre o rediseñar células inmunes para combatir infecciones y cáncer.
Actualmente, los científicos emplean varios métodos diferentes para insertar nuevas instrucciones genéticas en las células, incluyendo la creación de pequeños agujeros en la membrana celular mediante pulsos eléctricos, la inyección de ADN en las células usando un dispositivo llamado “pistola de genes”, y el empleo de virus para “infectar” a las células con un nuevo código genético.
Sin embargo, todos estos métodos tienden a experimentar dos problemas fundamentales. En primer lugar, estos procesos pueden ser altamente tóxicos, dejando a los científicos muy pocas células sanas que trabajar. Y en segundo lugar, estos métodos están limitados a la cantidad de información genética – o “carga útil” – que pueden entregar en las células, lo que restringe su aplicación. Estas técnicas también pueden implicar mucho tiempo y dinero.
El nuevo dispositivo que se describe en el estudio fue fabricado en el laboratorio Schrlau Nano-Bio Interface Laboratory en el RIT, por Masoud Golshadi, Ph.D. Usando un proceso llamado “deposición de vapor químico”, los investigadores crearon una estructura similar a un panal de abeja que consiste en millones de nanotubos de carbono densamente empaquetados, que tiene unas aberturas en ambos lados de una fina membrana que lo recubre.
El dispositivo se emplea en el Laboratorio de Dickerson en el URMC para cultivar una serie de células humanas y animales diferentes. Después de 48 horas, las células fueron sumergidas en un medio que contenía ADN líquido. Los nanotubos de carbono actuaron como conductos que introducían el material genético en las células. Usando este método, los investigadores observaron que el 98% de las células sobrevivió y 85% de ellas fueron transfectadas con éxito con el nuevo material genético.
El mecanismo de transferencia de ADN está aún bajo investigación, pero los investigadores sospechan que puede ser a través de un proceso llamado “endocitosis mejorada”, un método por el cual las células transfieren paquetes de proteínas de ida y vuelta a través de la membrana celular.
El dispositivo también ha demostrado su capacidad para cultivar con éxito una amplia gama de tipos de células, incluyendo las células que son típicamente difíciles de cultivar y mantenerlas vivas, tales como las células del sistema inmune, las células madre, y las neuronas.
Los investigadores ahora están optimizando la tecnología con la esperanza de que el dispositivo – que es barato de producir – pueda ponerse a disposición de los investigadores y, en última instancia, que se utilice para desarrollar nuevos tratamientos para una serie de enfermedades.
..Susana Calvo
