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早稻田大学的三宅丈雄教授等人与日本的理化学研究所专职研究员美川务一起,开发出了一种纳米注射器,可以高效、高存活率地将多种蛋白质导入细胞。
该研究小组此前开发出由导电聚合物和金属组成的复合纳米管片,并以此开发出了一种“纳米注射器”,可利用其插入细胞为细胞输送物质。
本次研究对纳米注射器进行了改进,从而可以高效率、高存活率地将难以送入细胞的蛋白质送入细胞。
利用所开发的技术,研究人员进行了将乳酸氧化酶(LOx)导入正常细胞和癌细胞的实验。 结果显示,两者的转导效率均超过 95%。 正常细胞的存活率超过 100%,而癌细胞中的乳酸浓度约为正常细胞的 10 倍,因此引入 LOx 后会通过酶促反应产生过氧化氢(一种强氧化剂),从而杀死癌细胞。 引入 LOx 以前24小时后仍有 33% 的癌细胞存活,而将 LOx 注入细胞后,癌细胞存活率只有 3%。
纳米注射器系统还被用于在细胞内引入稳定的同位素标记蛋白质(泛素),并尝试使用核磁共振光谱法(NMR)进行核磁共振解析。核磁共振光谱法(NMR)解析需要107个导入了高浓度蛋白质的细胞,而纳米注射器系统对 1.8×107 个细胞引入了泛素,证明其可用于核磁共振分析。
如此,已证实该技术可将任何功能蛋白质导入超过1000 万个细胞(这是再生医学领域需要处理的细胞数量),导入效率为 89.9%,细胞存活率为 97.1%。
今后,双方还计划利用该技术开发细胞功能直接重编程,或细胞内核磁共振(一种分析活细胞内生物分子的方法),并将其应用于动物细胞以外的细胞(植物、酵母、乳酸菌等)。
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