اگرچه ویروس‌ها
برای انتقال ژن به درون سلول‌های میزبان استفاده شده‌اند، اما هنوز هم
مشکلاتی برای عبور از سیتوپلاسم و ورود به هسته که بیان ژن در آن اتفاق
می‌افتد، وجود دارد. زیست‌مهندسان دانشگاه رایس موفق به پیدا کردن راهی
شدند که با استفاده از آن می‌توانند بر این مشکل اساسی غلبه کنند.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، دانشمندان با استفاده از نور به طور همزمان موفق به کنترل عفونت ویروس‌ها و انتقال ژن به هسته سلول‌های هدف شدند. این محققان روشی ابداع کردند که با استفاده از دو طول‌موج رنگ قرمز، موفق به انتقال ویروس‌های مهندسی شده حاوی ژن به درون هسته سلول‌های هدف شدند.
اگرچه ویروس‌ها
برای انتقال ژن به درون سلول‌های میزبان استفاده شده‌اند، اما هنوز هم
مشکلاتی برای عبور از سیتوپلاسم و ورود به هسته که بیان ژن در آن اتفاق
می‌افتد، وجود دارد. زیست‌مهندسان دانشگاه رایس موفق به پیدا کردن راهی
شدند که با استفاده از آن می‌توانند بر این مشکل اساسی غلبه کنند.
نتایج این تحقیق در مجله ACS Nano چاپ شده است
این محققان با ادغام و یکی ساختن پروتئین‌هایی که در معرض نور قرمز ( طول‌موج 650 نانومتر) به طور طبیعی به همدیگر اتصال می‌یابند و در معرض نور قرمز دور (طول‌موج 750 نانومتر) از همدیگر جدا می‌شوند، حامل‌های ویروسی وابسته به غده (AAV) را ساختند. این پروتئین‌های طبیعی حساس به نور به کپسیدهای ( پوسته‌های سخت که حاوی محموله‌های ژنتیکی هستند) ویروسی کمک می‌کنند تا وارد هسته سلول میزبان شوند.
سو که یک متخصص طراحی ویروس‌ها برای انتقال ژنها به درون سلول‌های هدف است، می‌گوید:« AAV دارای وکتورهایی است که می‌توان از آن برای ویرایش ژن از طریق روش CRISPR/Cas9 (روشی که برای درمان برخی بیماری‌های ژنتیکی امیدبخش است) استفاده کرد اما هسته سلول دراین فرآیند مشکل‌ساز است. ویروس‌ها به طور کلی برای انتقال ژنها به درون سلول‌ها نسبتاً موثر بوده، اما برای ورود به هسته دارای محدودیت‌های بزرگی هستند. اگر شما این ویروس‌ها را به سلول‌ها اضافه کنید، اکثر آنها در خارج هسته و در سیتوپلاسم باقی می‌مانند و تنها تعداد محدودی از آنها به درون هسته که هدف اصلی است، راه می‌یابند.»
تابور یکی دیگر از اعضای این تیم تحقیقاتی که دارای تخصص اپتوژنتیک است، بر روی انواع مختلفی از پروتئین‌های حساس به نور کار می‌کند.
کار کردن با نور بسیار عالی و ایده‌ال است زیرا می‌توان از بیرون آن را اعمال کرد و بسیاری از جنبه‌ها را کنترل کرد: منطقه‌ای که باید نور تابیده شود، مدت زمان تابیدن نور، شدت نور و طول موج نور.
جفت پروتئین مورد استفاده در این مطالعه فیتوکروم B و فیتوکروم واکنش‌دهنده فاکتور 6 (PIF6) هستند که هر دوی آنها در رازیانه یافت می‌شوند. محققان سلول‌های میزبان را تولید کردند که در آنها فیتوکروم B با یک پپتید کوچک که باعث بهبود انتقال پروتئین‌ها به هسته می‌شود، برچسب‌گذاری شده است. پروتئین کوچکتر یعنی PIF6 به بخش خارجی کپسید ویروس اتصال می‌یابد. هنگامی‌که ویروس به درون سلول میزبان راه می‌یابد، به طور طبیعی اطراف هسته‌ها تجمع می‌یابند. تحت شرایط غیرفعال، اکثر ویروس‌ها همانجا باقی می‌مانند. اما هنگامی‌که نور قرمز به سلول‌ها بتابانیم، این دو پروتئین گیاهی بهم اتصال می‌یابند و به دلیل برچسب قرار گرفته بر روی فیتوکروم B، ویروس‌ها به درون هسته کشیده می‌شوند.
این برای اولین بار است که پروتئین‌های اپتوژنتیک برای کنترل عفونت ویروس‌ها استفاده می‌شود.
از این نوآوری و ابتکار می‌توان برای کنترل اینکه چه سلول‌ها و بافت‌هایی یک ژن را و در چه مرحله‌ای بیان کنند، استفاده کرد. علاوه بر این از این نوآوری می‌توان در کاربردهای مهندسی بافت نیز استفاده کرد.
نتایج این تحقیق در مجله ACS Nano چاپ شده است
این محققان با ادغام و یکی ساختن پروتئین‌هایی که در معرض نور قرمز ( طول‌موج 650 نانومتر) به طور طبیعی به همدیگر اتصال می‌یابند و در معرض نور قرمز دور (طول‌موج 750 نانومتر) از همدیگر جدا می‌شوند، حامل‌های ویروسی وابسته به غده (AAV) را ساختند. این پروتئین‌های طبیعی حساس به نور به کپسیدهای ( پوسته‌های سخت که حاوی محموله‌های ژنتیکی هستند) ویروسی کمک می‌کنند تا وارد هسته سلول میزبان شوند.
سو که یک متخصص طراحی ویروس‌ها برای انتقال ژنها به درون سلول‌های هدف است، می‌گوید:« AAV دارای وکتورهایی است که می‌توان از آن برای ویرایش ژن از طریق روش CRISPR/Cas9 (روشی که برای درمان برخی بیماری‌های ژنتیکی امیدبخش است) استفاده کرد اما هسته سلول دراین فرآیند مشکل‌ساز است. ویروس‌ها به طور کلی برای انتقال ژنها به درون سلول‌ها نسبتاً موثر بوده، اما برای ورود به هسته دارای محدودیت‌های بزرگی هستند. اگر شما این ویروس‌ها را به سلول‌ها اضافه کنید، اکثر آنها در خارج هسته و در سیتوپلاسم باقی می‌مانند و تنها تعداد محدودی از آنها به درون هسته که هدف اصلی است، راه می‌یابند.»
تابور یکی دیگر از اعضای این تیم تحقیقاتی که دارای تخصص اپتوژنتیک است، بر روی انواع مختلفی از پروتئین‌های حساس به نور کار می‌کند.
کار کردن با نور بسیار عالی و ایده‌ال است زیرا می‌توان از بیرون آن را اعمال کرد و بسیاری از جنبه‌ها را کنترل کرد: منطقه‌ای که باید نور تابیده شود، مدت زمان تابیدن نور، شدت نور و طول موج نور.
جفت پروتئین مورد استفاده در این مطالعه فیتوکروم B و فیتوکروم واکنش‌دهنده فاکتور 6 (PIF6) هستند که هر دوی آنها در رازیانه یافت می‌شوند. محققان سلول‌های میزبان را تولید کردند که در آنها فیتوکروم B با یک پپتید کوچک که باعث بهبود انتقال پروتئین‌ها به هسته می‌شود، برچسب‌گذاری شده است. پروتئین کوچکتر یعنی PIF6 به بخش خارجی کپسید ویروس اتصال می‌یابد. هنگامی‌که ویروس به درون سلول میزبان راه می‌یابد، به طور طبیعی اطراف هسته‌ها تجمع می‌یابند. تحت شرایط غیرفعال، اکثر ویروس‌ها همانجا باقی می‌مانند. اما هنگامی‌که نور قرمز به سلول‌ها بتابانیم، این دو پروتئین گیاهی بهم اتصال می‌یابند و به دلیل برچسب قرار گرفته بر روی فیتوکروم B، ویروس‌ها به درون هسته کشیده می‌شوند.
این برای اولین بار است که پروتئین‌های اپتوژنتیک برای کنترل عفونت ویروس‌ها استفاده می‌شود.
از این نوآوری و ابتکار می‌توان برای کنترل اینکه چه سلول‌ها و بافت‌هایی یک ژن را و در چه مرحله‌ای بیان کنند، استفاده کرد. علاوه بر این از این نوآوری می‌توان در کاربردهای مهندسی بافت نیز استفاده کرد.
منبع : http://phys.org/news/2015-12-scientists-viral-cargoes-cells.html
