Imagínese intentar perforar la yema de un huevo crudo sin romper la clara. Parece imposible, pero investigadores de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una tecnología que hace exactamente lo mismo en células vivas. Crearon una serie de nanopilares que pueden romper el núcleo de una célula (la parte que contiene nuestro ADN) sin dañar la membrana externa de la célula.
Investigación, publicada Materiales funcionales avanzados, Esto podría abrir nuevas posibilidades en la terapia génica, donde el material genético debe entregarse directamente al núcleo, así como otras formas de administración de fármacos y medicina de precisión.
“Hemos desarrollado una herramienta que puede crear fácilmente una puerta de entrada al núcleo”, dijo Zeinab Zaheed, profesora del departamento de química y nanoingeniería de UC San Diego y autor principal del estudio.
El núcleo es impenetrable por diseño. Su membrana es una barrera altamente protegida que protege nuestro código genético, permitiendo que solo ciertas moléculas entren a través de canales estrechamente regulados. “No es fácil introducir algo en el núcleo”, dijo Zaheed. “La entrega de fármacos y genes a través de membranas nucleares ha sido durante mucho tiempo un desafío formidable”.
Los métodos actuales para acceder al núcleo suelen utilizar una pequeña aguja para perforar físicamente tanto el núcleo como la célula. Sin embargo, estos métodos son invasivos y sólo pueden utilizarse en aplicaciones a pequeña escala.
Zaheed y su equipo, codirigidos por el doctorado en nanoingeniería de UC San Diego. El estudiante Ali Sarikhani, desarrolló una solución no disruptiva. Desarrollaron una serie de nanopilares que consisten en estructuras cilíndricas a nanoescala. Cuando se coloca una célula encima de estos nanopilares, el núcleo se envuelve alrededor de los nanopilares, haciendo que su membrana se curve. Esta curvatura inducida provoca la formación temporal de pequeñas aberturas autosellantes en la membrana nuclear. Mientras tanto, la membrana exterior de la célula permanece intacta.
“Esto es emocionante porque podemos crear selectivamente estas pequeñas brechas en la membrana nuclear para ingresar directamente al núcleo y dejar intacto el resto de la célula”, dijo Zaheed.
En el experimento, se colocaron células que contenían un tinte fluorescente en su núcleo sobre nanopilares. Los investigadores descubrieron que el tinte se filtraba desde el núcleo al citoplasma pero permanecía confinado a la célula. Esto indica que sólo se perfora la membrana nuclear, no la membrana celular. Los investigadores han observado este efecto en una variedad de tipos de células, incluidas las células epiteliales, las células del músculo cardíaco y los fibroblastos.
Actualmente, el equipo está investigando los mecanismos detrás de este efecto. “Comprender estos detalles será fundamental para optimizar la plataforma para uso clínico y garantizar que sea segura y eficaz para entregar material genético al núcleo”, dijo Zaheed.
Este trabajo fue apoyado por un premio YIP de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea (311616-00001), una subvención inicial de la facultad del Comité Coordinador de Investigación del Cáncer, fondos de los Institutos Nacionales de Salud (R00 GM12049403, R01GM149976 y R21NS125395 y Starup Diego). . Este trabajo se realizó como parte de la Infraestructura de Nanotecnología de San Diego (SDNI) en UC San Diego, miembro de la Infraestructura Nacional Integrada de Nanotecnología, con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (subvención ECCS-2025752).