Pflanzliche Nanoröhren liefern personalisierte DNA

(ISNS)--personalisierter Medizin nahm einen Schritt näher zur Realität vor kurzem mit der Entwicklung von pflanzlichen Nanoröhren.

Diese Nanoröhren – winzige Strukturen mehrere hundert Mal dünner als ein menschliches Haar – schärfen auf spezifische Gewebe im Körper und liefern Sie ihre Ladung in dieser Fallstudie ein gesundes Gen zu helfen, eine dysfunktionale Kopie überschreiben. Nanotubes sind vielseitig einsetzbar, z. B. Bereitstellung von Chemotherapeutika direkt auf einen Tumor. Ab sofort Chemotherapie ist für das gesamte System geliefert und oft verursacht Schäden an gesundem Gewebe. Mit dieser Methode direkt-Lieferung kann Chemotherapie seine Wirksamkeit auf Tumoren maximieren bei gleichzeitiger Minimierung der Schäden an gesundem Gewebe.

Viele Labore versuchen, Gene mit Nanoröhren aus unterschiedlichen Materialien – vor allem Kohlenstoff oder kurze Ketten von Aminosäuren – liefern, aber diese sind die ersten Nanoröhrchen aus pflanzlichem Material abgeleitet.

Die Ergebnisse wurden in der Februar-Ausgabe des Biomakromoleküleveröffentlicht.

Erforschung dieser Art der gen-Lieferung ist in den frühesten Stadien. Labors experimentieren mit Zellen in Petrischalen und Mäusen kultiviert.

In einem lebenden Organismus würde die Nanoröhren in die Blutbahn eingeführt werden, wo sie ihre Reise in das betroffene Gewebe beginnen würde. Ausgestattet mit einem "homing" Protein, Zielen die Nanoröhren die gewünschten Zelltyp.

"Es gibt alle Arten von Rezeptoren an der Außenseite der Zellen, wie wenig Postleitzahlen. Sie definieren die verschiedenen Zellen, Gewebe oder Organ Arten basierend auf Proteine, die an der Außenseite dieser Zellen durchhalten", sagte Wilfred Vermerris, einer der University of Florida Forscher an der Entwicklung der Nanoröhren.

Das homing Protein auf die Nanoröhre findet ein bestimmtes Protein in einem bestimmten Zelltyp und verbindet mit ihm in einem Schlüssel-Schloss-Mechanismus. Sobald der Schlüssel in das Schloss befindet, der Nanotube betritt die Zelle und liefert das Gen.

Einige genetische Krankheiten führen funktionslosen Proteine aufgrund einer fehlerhaften DNA-Stück. Diese Nanoröhren bieten die Arbeitskopie der DNA als eine "Satelliten-Chromosom" handeln nach Vermerris. Das neue Gen ist eine dysfunktionale gen nicht verdrängen; Freuen Sie sich einfach die Zelle mit einer Arbeitsgruppe Blaupause für ein Protein, so dass die Zelle zu weitermachen, als wäre nichts falsch. Aber Patienten müssten erhalten regelmäßige Injektionen von den Nanotubes in Reihenfolge für sie zu arbeiten.

Einige Forscher verwenden deaktivierte Viren in ähnlicher Weise, aber der Körper oft diese virale Kuriere als fremde Eindringlinge erkennt und vernichtet sie, bevor sie ihre Fracht liefern können. Kohlenstoff-Nanoröhrchen auslösen auch das Immunsystem angreifen, aber nicht so stark wie Viren, Vermerris sagte. Er fügte hinzu, dass er und sein Team zuversichtlich sind, dass die körpereigene Vertrautheit mit pflanzlichen Polymere könnte bedeuten, dass ihre Nanoröhren nur eine minimale Immunreaktion auslösen können.

Vermerris glaubt, dass seine pflanzlichen Nanotubes eine sicherere und nachhaltigere Alternative Pendants Carbon bieten kann.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind scharf und unflexibel, nach Vermerris. "sie können Punktion Zellen und auf diese Weise zu beschädigen."

Die Pflanze-Nanoröhren sind weicher und flexibler als Kohlenstoff, die ihnen ermöglichen, das Herz-Kreislauf-System leichter passieren würde.

Vermerris betonte, die Forscher noch nicht, die langfristigen Auswirkungen von Kohlenstoff-Nanoröhren im Körper wissen. "Werden sie durch den Körper in Urin oder Kot wird geworfen? Oder wollen sie dableiben und Schäden im Körper anfangen?"

Vermerris und sein Team vermuten, dass ihre Pflanzen basierende Nanoröhrchen sicher innerhalb des Körpers beeinträchtigt werden, aber sie haben noch nicht bestätigen, wenn dies der Fall ist.

Kostas Kostarelos, Professor der Nanomedizin an der University of Manchester in Großbritannien, traf Vermerriss Ansprüche mit einiger Skepsis.

Die Pflanze-Nanoröhren sind viel länger und breiter als Kohlenstoff-Nanoröhren, sagte Kostarelos. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind etwa ein Mikrometer lang, während die kürzeste Pflanze Nanotube 10 Mikrometer war.

"Je dicker das Material und je länger das Material, desto schwieriger es für den Körper, um das Objekt zu behandeln sein wird", sagte Kostarelos.

Nanoröhren und andere Faser-ähnliche Objekte länger als zwei bis vier Mikrometer im Lungengewebe beim Einatmen Entzündungen verursachen können, sagte Kostarelos. Aber unabhängig davon, ob Nanoröhren – werden sie Pflanzen oder Kohlenstoff basierten – lebende Organismen in die Blutbahn injiziert Schaden zufügen werden, bleibt abzuwarten.

"Die Bedenken sind legitim, aber wir kann nicht wirklich sagen, was passieren wird, bis wir es testen", sagte Vermerris.

Vermerris Team testet ihre Nanoröhren an Mäusen, deren Wirksamkeit und Sicherheit zu bewerten. Er fügte hinzu, er sei zuversichtlich, dass sein Team in der Lage, die pflanzlichen Rohre, die kleinere wenn es sein muss.

Kostarelos sagte, dass er von der Idee der "grünen" Nanotubes beeindruckt war.

Die Nanoröhren kommen aus Abfällen hergestellt von Aufbereitungsanlagen für Kraftstoff. Vermerris sagte, dass die Pflanze Nanoröhren viel billiger als Kohlenstoff-Nanoröhren, die derzeit $500 pro Gramm Kosten.

Im Moment sind jedoch pflanzliche Nanoröhren vielversprechenden Neuzugang im Bereich der Nanomedizin.

Wurde diese Geschichte von innen Wissenschaft-News-Service bereitgestellt. Cynthia McKelvey ist ein Wissenschaftsjournalist, mit Sitz in Santa Cruz, Kalifornien Sie twittert @NotesofRanvier.