Leverans och aktivering av gener av guld nanorods. Guld nanorods belagda med laddade lipider binder effektivt till DNA och penetrerar celler. Teamet designade en artificiell gen som tänds av värme som genereras av guldnanoroderna vid exponering för nära infrarött ljus. Kredit:Kyoto University iCeMS
Mineko Kengaku, Tatsuya Murakami, och deras kollegor från Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) har utvecklat en ny metod som modifierar ytan på nanorods, vilket gör dem mer effektiva när det gäller att transportera cancerdödande gener in i celler.
Metoden går ut på att belägga guld nanorods, som producerar värme när de utsätts för en nära-infraröd laser, med lipiderna oleat och DOTAP. Lipiderna förbättrar nanorodernas förmåga att interagera med och penetrera celler.
Teamet utvecklade också en genbärare, känd som en plasmidvektor, som inkluderar ett "värmechockprotein" som aktiveras som svar på värme.
Först, vektorn var bunden till genen "enhanced green fluorescent protein" (EGFP), och överfördes sedan till däggdjursceller av de lipidbelagda guldnanoroderna. Att exponera celler för nära-infraröd laser i tio sekunder värmde upp guldnanoroderna, sätter på EGFP-genen. Omgivande, icke-riktade celler visade lite eller inget EGFP-uttryck.
Ett protein som kallas TRAIL sattes sedan till plasmidvektorn. TRAIL inducerar celldöd i cancercellinjer. Infraröd belysning av celler transfekterade av TRAIL-bärande nanorods ledde till en hög celldödshastighet i omgivande cancerceller.
De lipidbelagda guldnanoroderna kan potentiellt hjälpa till med terapier för molekylär cancer.
Detta nya system "ger en unik möjlighet för platsstyrda, ljusinducerbart transgenuttryck i däggdjursceller med en nära-infraröd laser, med minimal fototoxicitet, " avslutar forskarna i sin studie publicerad i tidskriften Vetenskapliga rapporter .
Guld nanorods som bär den värmeinducerbara TRAIL-genen transfekteras in i cancerceller. Cancerceller uttrycker TRAIL-receptorer medan normala celler inte gör det. Belysning med en nära-infraröd laser värmer guld nanorods och inducerar TRAIL-uttryck i transfekterade celler. TRAIL dödar sedan de omgivande cancercellerna. Kredit:Kyoto University iCeMS