211service.com
Magnetiska gener
Med hjälp av en gen från en magnetiskt känslig bakterie har forskare genmanipulerat däggdjursceller för att producera magnetiska nanopartiklar. Fyndet, av ett team av Emory University forskare, skulle kunna ge medicinska forskare ett nytt sätt att mer exakt spåra celler i kroppen.
Närmare titt: Denna MRI visar en mushjärna som har injicerats med transplanterade celler som har genmanipulerats, med hjälp av en gen från en magnetiskt känslig bakterie, för att producera magnetiska nanopartiklar. Pilen pekar på klustret av magnetiskt aktiva celler.
Genen kommer från en art av dammlevande bakterier som använder den för att göra små partiklar som fungerar som en slags biologisk kompassnål. Forskarna fann att införandet av genen i DNA från musceller fick cellerna att producera sina egna magnetiska nanopartiklar. När forskarna sedan injicerade celler som uttryckte genen i hjärnan på levande möss, kunde individuella celler tydligt ses med en MRT som en mörk klump omgiven av blekare normal vävnad.
För att spåra celler i en organism använder forskare vanligtvis genetiskt modifierade fluorescerande optiska markörer som grönt fluorescerande protein ( GFP ). Genom att exakt kontrollera var i genomet GFP-genen infogas, kan forskare märka särskilda proteiner som de är intresserade av, och de kan spåra mönster av genuttryck såväl som särskilda typer av celler.
Men till skillnad från en MRT, som kan se djupt in i vävnaden, är fluorescerande mikroskopi begränsad till ytan, vilket ibland gör det svårt att få bilder från levande djur. Tanken på att använda genriktad produktion av MRI-kontrast är mycket önskvärd, säger Xiaoping Hu , professor i biomedicinsk teknik vid Emory och författare till studien. Optiska markörer, säger Hu, kan inte användas för att se väldigt djupt ut. Uppsatsen av Hu och hans kollegor publicerades i juninumret av Magnetisk resonans inom medicin .
Om genetiskt modifierade celler för att producera sina egna magnetiska nanopartiklar visar sig vara framgångsrika, ger detta ett nytt fönster genom vilket man kan se många biologiska processer när de utvecklas, från bildandet av tumörer till migrationen av stamceller som injiceras för att behandla sjukdomar. Det är bara fantastiskt att de kan få en däggdjurscell att faktiskt tillverka materialet, säger Lee Josephson , en docent vid Harvard Medical Schools Center for Molecular Imaging Research. Jag tycker att det är ett riktigt meningsfullt arbete.
Att få bra MR-bilder med den fina upplösningsnivå som krävs för att se cellulära processer utvecklas har varit ett svårfångat mål. Ett tillvägagångssätt, som Josephson hjälpte pionjären, är cellladdning - att inkubera celler med magnetiska nanopartiklar och sedan injicera dem i kroppen. Men med tiden, när de magnetiskt markerade cellerna delar sig, blir signalen svagare och går förlorad. En annan cellmärkningsteknik, som just utvecklats under de senaste åren, är att använda en gen som producerar ferritin, molekylen som celler använder för att lagra järn. Men formen av järn i ferritin är inte lika lätt att upptäcka som de nanopartiklar som användes i Emory-studien.
Medan forskare ser mycket potential i den nya tekniken har den nackdelar. På grund av den underliggande fysiken för hur en MRT fungerar, kommer bilderna aldrig att ha den fina upplösningen av optisk mikroskopi på ytnivå, säger Michal Neeman , en professor vid Weizmann Institute of Science, i Israel, som studerar molekylär avbildning med ferritin. Och även om studien är spännande, säger hon, behöver partiklarnas magnetiska egenskaper studeras mer i detalj.
Ändå öppnar det faktum att en enskild bakteriegen kan få en mängd olika celler att göra sina egna magneter upp en lång rad möjligheter, från nya cellavbildningstekniker till att använda bakterier som biologiska fabriker för att producera nanopartiklar. Om den här tekniken fungerar bra tror jag att det finns ett enormt antal applikationer, säger jag Brian Rutt , en professor vid University of Western Ontario som studerar tumörbildning.