(Phys.org) – Forskare vid University of Floridas Institute of Food and Agricultural Sciences tog vad vissa skulle anse som skräp och gjorde ett anmärkningsvärt vetenskapligt verktyg, en som en dag kan hjälpa till att korrigera genetiska störningar eller behandla cancer utan kemoterapins otäcka biverkningar.
Wilfred Vermerris, en docent vid UF:s institution för mikrobiologi och cellvetenskap, och Elena Ten, en postdoktoral forskarassistent, skapat av växtavfall ett nytt nanorör, en som är mycket mer flexibel än stela kolnanorör som används för närvarande. Forskarna säger att lignin-nanorören - cirka 500 gånger mindre än en mänsklig ögonfrans - kan leverera DNA direkt in i kärnan av mänskliga celler i vävnadskultur, där detta DNA sedan kunde korrigera genetiska förhållanden. Experiment med DNA -injektion görs för närvarande med kolnanorör, också.
"Det var ett överraskande resultat, ", sa Vermerris. "Om du kan göra detta i verkliga människor kan du fixa defekta gener som orsakar sjukdomssymtom och ersätta dem med funktionellt DNA som levereras med dessa nanorör."
Nanoröret består av lignin från växtmaterial som erhållits från en UF-biobränslepilotanläggning i Perry, Fla. Lignin är en integrerad del av växternas sekundära cellväggar och möjliggör vattenrörelse från rötterna till bladen, men det används inte för att tillverka biobränslen och skulle annars brännas för att generera värme eller el vid biobränsleanläggningen. Lignin nanorören kan tillverkas av en mängd olika växtrester, inklusive sorghum, poppel, loblolly tall och sockerrör.
Forskarna testade först för att se om nanorören var giftiga för mänskliga celler och blev förvånade över att de var mindre än kolnanorör. Således, de skulle kunna leverera en högre dos av medicin till den mänskliga cellvävnaden. Sedan undersökte de om nanorören kunde leverera plasmid-DNA till samma celler och det var framgångsrikt, för. En plasmid är en liten DNA-molekyl som är fysiskt skild från, och kan replikera oberoende av, kromosomalt DNA i en cell.
"Det är inte en väldigt smidig väg eftersom vi var tvungna att prova olika experiment för att bekräfta resultaten, Sa tio. Men det var mycket fruktbart.
Vid genetiska störningar, nanoröret skulle laddas med en fungerande kopia av en gen, och injiceras i kroppen, var den skulle rikta in sig på den drabbade vävnaden, som sedan gör det saknade proteinet och korrigerar den genetiska störningen.
Även om Vermerris varnade för att behandling hos människor är många år bort, bland de tillstånd som dessa genbärande nanorör kan korrigera inkluderar cystisk fibros och muskeldystrofi. Men, han lade till, att patienter skulle behöva ta det korrigerande DNA:t via nanorör på en kontinuerlig basis.
En annan applikation som övervägs är att använda lignin nanorör för leverans av kemoterapiläkemedel till cancerpatienter. Nanorören skulle säkerställa att läkemedlen bara kommer till tumören utan att påverka friska vävnader.
Vermerris sa att de skapade olika typer av nanorör, beroende på experimentet. De kan också anpassa nanorör till en patients specifika behov, en process som kallas anpassning.
"Du kan tänka på det som en byrå och, beroende på applikation, du öppnar en låda eller använder material från en annan låda för att få saker precis rätt för din specifika applikation, "sa han." Det är inte särskilt svårt att göra anpassningen. "
Nästa steg i forskningsprocessen är att Vermerris och Ten påbörjar experiment på möss. De är i ansökningsprocessen för dessa experiment, som skulle ta flera år att genomföra. Om de lyckas, tillstånd skulle behöva erhållas för att deras medicinska kollegor ska kunna bedriva forskning på mänskliga patienter, med Vermerris och Ten som tillhandahåller nanorören för den forskningen.
"Vi är långt ifrån den punkten, " Sa Vermerris. "Det är den optimistiska långsiktiga banan."
Arbetet är ett samarbete med kollegor vid UF College of Engineering och College of Medicine, inklusive läkare Arun Srivastava, Chen Ling och Amelia Dempere. Det finansierades, till viss del, med ett anslag på 5,4 miljoner USD från det amerikanska jordbruksdepartementet, tillsammans med stöd från UF/IFAS, Folkhälsovården, National Institutes of Health, Children's Miracle Network, UF Clinical and Translational Science Institute Pilot Trainee Project Award, Alex's Lemonade Stand Foundation for Childhood Cancer och Bankhead-Colely Cancer Research Program.
Ett papper om deras resultat släpptes i februari i tidskriften Biomakromolekyler .
