Los ingenieros del MIT han diseñado nanopartículas de proteínas magnéticas que pueden usarse para rastrear células o para monitorear interacciones dentro de las células. Las partículas, descritas en Comunicaciones de la naturaleza , son una versión mejorada de una proteína de origen natural, débilmente magnética llamada ferritina.
"La ferritina, que está tan cerca como la biología nos ha dado a una nanopartícula de proteína naturalmente magnética, realmente no es tan magnética. Eso es lo que este documento aborda", dice Alan Jasanoff, profesor de ingeniería biológica del MIT y autor principal del artículo"Utilizamos las herramientas de ingeniería de proteínas para tratar de aumentar las características magnéticas de esta proteína".
Las nuevas nanopartículas de proteínas "hipermagnéticas" se pueden producir dentro de las células, permitiendo que las células se tomen imágenes o se clasifiquen mediante técnicas magnéticas. Esto elimina la necesidad de etiquetar las células con partículas sintéticas y permite que las partículas detecten otras moléculas dentro de las células.
El autor principal del artículo es el ex estudiante graduado del MIT Yuri Matsumoto. Otros autores son el estudiante graduado Ritchie Chen y Polina Anikeeva, profesora asistente de ciencia e ingeniería de materiales.
atracción magnética
Investigaciones anteriores han producido partículas magnéticas sintéticas para imágenes o rastrear células, pero puede ser difícil administrar estas partículas en las células objetivo.
En el nuevo estudio, Jasanoff y sus colegas se propusieron crear partículas magnéticas que están codificadas genéticamente. Con este enfoque, los investigadores entregan un gen para una proteína magnética en las células objetivo, lo que los lleva a comenzar a producir la proteína por sí mismos.
"En lugar de producir una nanopartícula en el laboratorio y unirla a las células o inyectarla en las células, todo lo que tenemos que hacer es introducir un gen que codifique esta proteína", dice Jasanoff, quien también es miembro asociado de McGovern del MITInstituto para la Investigación del Cerebro.
Como punto de partida, los investigadores utilizaron ferritina, que contiene un suministro de átomos de hierro que cada célula necesita como componentes de enzimas metabólicas. Con la esperanza de crear una versión más magnética de ferritina, los investigadores crearon alrededor de 10 millones de variantes y las probaronen células de levadura.
Después de repetidas rondas de detección, los investigadores utilizaron uno de los candidatos más prometedores para crear un sensor magnético que consiste en ferritina mejorada modificada con una etiqueta de proteína que se une con otra proteína llamada estreptavidina. Esto les permitió detectar si la estreptavidina estaba presente en la levaduracélulas; sin embargo, este enfoque también podría adaptarse para enfocarse en otras interacciones.
Detección de señales celulares
Debido a que las ferritinas modificadas genéticamente están codificadas genéticamente, pueden fabricarse dentro de las células que están programadas para que respondan solo bajo ciertas circunstancias, como cuando la célula recibe algún tipo de señal externa, cuando se divide o cuando se diferencia en otratipo de célula Los investigadores podrían rastrear esta actividad utilizando imágenes de resonancia magnética IRM, lo que les permitiría observar la comunicación entre las neuronas, la activación de las células inmunes o la diferenciación de las células madre, entre otros fenómenos.
Tales sensores también podrían usarse para monitorear la efectividad de las terapias con células madre, dice Jasanoff.
"A medida que se desarrollen las terapias con células madre, será necesario contar con herramientas no invasivas que le permitan medirlas", dice. Sin este tipo de monitoreo, sería difícil determinar qué efecto está teniendo el tratamiento, opor qué podría no estar funcionando
Los investigadores ahora están trabajando en adaptar los sensores magnéticos para que funcionen en las células de los mamíferos. También están tratando de hacer que la ferritina modificada sea aún más magnética.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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