Ingenieure zeigen, dass nahes Infrarotlicht die Freisetzung von CRISPR-Cas9 auslösen kann, um das Tumorwachstum zu verlangsamen.
#Biochemie, #Biomedizin, #Nanomedizin,
Ingenieure verbessern das derzeit beliebteste Biotechnologieprodukt. Chinesische Wissenschaftler berichteten, dass sie die genetische Editiermethode CRISPR-Cas9 mit Licht kontrollieren können.
Die Forscher sagten, dass die Methode die Verwendung von traditionell verwendeten CRISPR-Viren ersetzt und Wissenschaftlern vorübergehend die Kontrolle über das Tool ermöglicht. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Science Advances.
Yujun Song, Autor des Artikels und Professor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Angewandte Wissenschaften der Universität Nanjing, China, sagte, die Technik könne Krebszellen abtöten.
CRISPR ist die Abkürzung für: Short Palindric Repeats, A und Spaced Eegularly. Es ist ein genetisches Phänomen, das bei Mikroben auftritt und es Wissenschaftlern ermöglicht hat, eine DNA-Schneidemaschine zu erhalten. In Kombination mit bestimmten Proteinen, die normalerweise als Cas9 bezeichnet werden, kann der biologische Komplex DNA schneiden und einfügen, wodurch der genetische Code des Lebens verändert wird.
Die physikalische Verabreichung von CRISPR-Cas9 in einer Zelle erfordert normalerweise, dass der Komplex an einem Virus haftet. Das Virus dringt in den Zellkern der Zielzelle ein und versorgt die CRISPR-Schneid- und Klebemaschine. Die Strategie funktioniert, aber die Verwendung von Viren als Verabreichungsmethode kann zu Problemen wie Krebs oder einer Immunantwort führen.
Die Forscher haben verschiedene alternative Abgabematerialien vorgeschlagen, darunter Goldnanopartikel, schwarzer Phosphor, metallische und organische Strukturen, Graphitoxid und verschiedene Nanomaterialien. Diese Methoden vermeiden einige der Virenfallen, geben Wissenschaftlern jedoch keine Kontrolle über den Zeitpunkt der genetischen Manipulation.
Hier kommt das Licht ins Spiel. Die Autoren des neuen Berichts verankerten CRISPR-Cas9 mit einer lichtempfindlichen chemischen Verbindung in Nanopartikeln, die Licht umwandeln. Indem die Teilchen Licht ausgesetzt wurden, setzten die Wissenschaftler die CRISPR-Cas9-Freisetzung der Nanopartikel frei und brachten sie zu den Zellen, wenn sie sie benötigten.
Das System ist nicht nur intelligent, weil es die Startzeit von CRISPR-Cas9 steuern kann, sondern auch, weil es tief im Körper eingesetzt und ferngesteuert werden kann.
Der Schlüssel zur Fernsteuerung des Systems liegt in der Verwendung von Lichtkonversions-Nanopartikeln als Abgabematerial. Diese Nanopartikel absorbieren und wandeln energiearme Strahlung im nahen Infrarot (NIR) in sichtbares Licht, ultraviolettes Licht (UV) um und wurden kürzlich in anderen biomedizinischen Anwendungen eingesetzt.
Beide Arten von Licht sind notwendig, um die Arbeit auszuführen. NIR-Licht dringt in menschliches Gewebe ein, um die Nanopartikel tief im Körper zu erreichen (etwas, das UV-Licht nicht kann). Und UV-Licht kann lichtempfindliche Moleküle trennen und CRISPR-Cas9 freisetzen.
Die Autoren testeten ihr System an Mäusen mit Tumoren. Sie beladen den CRISPR-Cas9-Komplex mit einem genetischen Code, der die Produktion eines mit Krebszellen assoziierten Proteins stoppt. Dann verankerten sie den CRISPR-Cas9-Komplex an den aufsteigenden Konversionsnanopartikeln und injizierten sie in die Tumorstellen der Mäuse.
Dann strahlten sie das NIR-Licht von außerhalb des Mäusekörpers auf das Ziel und aktivierten die Nanopartikel, um es umzuwandeln und UV-Licht zu emittieren. Das UV-Licht bricht die lichtempfindliche Verbindung und setzt den CRISPR-Cas9-Komplex frei, um seine Aufgabe zu erfüllen. Das Tumorwachstum bei Mäusen war reduziert, berichteten die Autoren.
Die Forscher hoffen, das Tool nicht nur bei Krebs, sondern auch bei Parkinson und Diabetes anwenden zu können, sagt Song. "Unsere Gruppe wird sich auf Nanomedizin konzentrieren und wir werden das Instrument zur Behandlung von Krankheiten im menschlichen Körper entwickeln", sagt er. Weitere wichtige Mitarbeiter des Dokuments sind Youhui Lin vom Biomimicry and Soft Matter Research Institute der Xiamen University und Yuzhen Wang vom Flexible Electronics Laboratory und dem Advanced Materials Institute der Nanjing Tech University.
Verweise:
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav7199
http://stuex.nju.edu.cn/en/a/Scientific_Research/chief_professors/School_of_Engineering___Applied_Sciences/
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav7199
https://spectrum.ieee.org/biomedical/diagnostics/software-helps-gene-editing-tool-crispr-live-up-to-its-hype
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b07874
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29266160
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29272114
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201806941
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201708689
http://iam.njtech.edu.cn/en/view.asp?id=296&class=44
https://cpst.xmu.edu.cn/en/info/1088/1066.htm
#Biochemie, #Biomedizin, #Nanomedizin,
Die Forscher sagten, dass die Methode die Verwendung von traditionell verwendeten CRISPR-Viren ersetzt und Wissenschaftlern vorübergehend die Kontrolle über das Tool ermöglicht. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Science Advances.
Yujun Song, Autor des Artikels und Professor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Angewandte Wissenschaften der Universität Nanjing, China, sagte, die Technik könne Krebszellen abtöten.
CRISPR ist die Abkürzung für: Short Palindric Repeats, A und Spaced Eegularly. Es ist ein genetisches Phänomen, das bei Mikroben auftritt und es Wissenschaftlern ermöglicht hat, eine DNA-Schneidemaschine zu erhalten. In Kombination mit bestimmten Proteinen, die normalerweise als Cas9 bezeichnet werden, kann der biologische Komplex DNA schneiden und einfügen, wodurch der genetische Code des Lebens verändert wird.
Die physikalische Verabreichung von CRISPR-Cas9 in einer Zelle erfordert normalerweise, dass der Komplex an einem Virus haftet. Das Virus dringt in den Zellkern der Zielzelle ein und versorgt die CRISPR-Schneid- und Klebemaschine. Die Strategie funktioniert, aber die Verwendung von Viren als Verabreichungsmethode kann zu Problemen wie Krebs oder einer Immunantwort führen.
Die Forscher haben verschiedene alternative Abgabematerialien vorgeschlagen, darunter Goldnanopartikel, schwarzer Phosphor, metallische und organische Strukturen, Graphitoxid und verschiedene Nanomaterialien. Diese Methoden vermeiden einige der Virenfallen, geben Wissenschaftlern jedoch keine Kontrolle über den Zeitpunkt der genetischen Manipulation.
Hier kommt das Licht ins Spiel. Die Autoren des neuen Berichts verankerten CRISPR-Cas9 mit einer lichtempfindlichen chemischen Verbindung in Nanopartikeln, die Licht umwandeln. Indem die Teilchen Licht ausgesetzt wurden, setzten die Wissenschaftler die CRISPR-Cas9-Freisetzung der Nanopartikel frei und brachten sie zu den Zellen, wenn sie sie benötigten.
Das System ist nicht nur intelligent, weil es die Startzeit von CRISPR-Cas9 steuern kann, sondern auch, weil es tief im Körper eingesetzt und ferngesteuert werden kann.
Der Schlüssel zur Fernsteuerung des Systems liegt in der Verwendung von Lichtkonversions-Nanopartikeln als Abgabematerial. Diese Nanopartikel absorbieren und wandeln energiearme Strahlung im nahen Infrarot (NIR) in sichtbares Licht, ultraviolettes Licht (UV) um und wurden kürzlich in anderen biomedizinischen Anwendungen eingesetzt.
Beide Arten von Licht sind notwendig, um die Arbeit auszuführen. NIR-Licht dringt in menschliches Gewebe ein, um die Nanopartikel tief im Körper zu erreichen (etwas, das UV-Licht nicht kann). Und UV-Licht kann lichtempfindliche Moleküle trennen und CRISPR-Cas9 freisetzen.
Die Autoren testeten ihr System an Mäusen mit Tumoren. Sie beladen den CRISPR-Cas9-Komplex mit einem genetischen Code, der die Produktion eines mit Krebszellen assoziierten Proteins stoppt. Dann verankerten sie den CRISPR-Cas9-Komplex an den aufsteigenden Konversionsnanopartikeln und injizierten sie in die Tumorstellen der Mäuse.
Die Forscher hoffen, das Tool nicht nur bei Krebs, sondern auch bei Parkinson und Diabetes anwenden zu können, sagt Song. "Unsere Gruppe wird sich auf Nanomedizin konzentrieren und wir werden das Instrument zur Behandlung von Krankheiten im menschlichen Körper entwickeln", sagt er. Weitere wichtige Mitarbeiter des Dokuments sind Youhui Lin vom Biomimicry and Soft Matter Research Institute der Xiamen University und Yuzhen Wang vom Flexible Electronics Laboratory und dem Advanced Materials Institute der Nanjing Tech University.
Verweise:
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav7199
http://stuex.nju.edu.cn/en/a/Scientific_Research/chief_professors/School_of_Engineering___Applied_Sciences/
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https://spectrum.ieee.org/biomedical/diagnostics/software-helps-gene-editing-tool-crispr-live-up-to-its-hype
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b07874
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29266160
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201806941
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201708689
http://iam.njtech.edu.cn/en/view.asp?id=296&class=44
https://cpst.xmu.edu.cn/en/info/1088/1066.htm
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