澳大利亞皇家墨爾本理工大學的研究人員與美國一家私營生物技術公司合作,成功地展示了使用高頻無線電波暫時開啟細菌細胞壁並將新的遺傳物質引入其中。
新引入的材料使細菌能夠增強其能量以產生胰島素等重要藥物。
大腸桿菌等細菌是世界各地基因實驗的主力軍。 這種簡單微生物的遺傳物質可以通過引入較小的環狀DN**片段(稱為質粒)來輕鬆修飾,這些片段攜帶資訊以執行特定任務。
在研究實驗室中,這可以幫助證明特定基因或蛋白質在細胞機制中的作用。 質粒可以幫助細菌產生有益於工業環境中人類社會的化學物質。
將質粒引入大腸桿菌是乙個具有挑戰性的步驟,但需要在短時間內開啟細胞壁,以便質粒能夠進入細胞。 開口必須是可逆的,因為質粒需要細胞機制才能正常工作。
傳統上,研究人員在這一步中使用了“熱休克”方法,其中細菌在質粒存在下暴露於相對較高的溫度下時會受到電擊。 電擊開啟細胞壁,使質粒進入細胞。
之後,細菌突然冷卻下來,有望正常運作。 多年來,這一直是引入質粒的行業標準。 然而,這種方法的有效性是有限的,因為大約 77% 的細胞具有工作質粒。
替代方法使用溫和的雷射脈衝使細胞壁有利於質粒攝取。 然而,在這種方法中,只有30%的細胞被發現吸收了質粒。
質粒DNA在用高頻無線電波處理後進入大腸桿菌細胞。 **bio21institute
此前,澳大利亞電磁生物效應研究中心的研究人員已經證明了使用高頻電磁能使細胞壁更具滲透性。
RMIT的研究人員與總部位於明尼蘇達州的W**Ecyte Biotechnologies之間的合作現在提供了進一步的證據,證明該方法可以安全地將DNA輸送到細胞中。
研究人員使用18 GHz無線電波將細菌細胞開啟三分鐘。 在此之後,高達91%的細胞接受了質粒,這一數字明顯高於傳統的熱休克方法。
我們新穎的、具有成本效益的方法被證明是高效的,但對細胞也更溫和,因為在這個過程中沒有使用刺激性化學品或高溫,“RMIT理學院教授Elena Ivanova說。 “因此,細胞活力高於其他技術。
有趣的是,這種方法也可以用於真核細胞——在真菌、植物、其他動物和人類中看到的細胞,為這種方法的無數應用鋪平了道路。
我們只是觸及了這種方法在微生物組**和合成生物學中可能具有的廣泛藥物遞送應用的表面,“Ivanova在新聞稿中補充道。
研究結果發表在《奈米快報》雜誌上。