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Consegna dell’acido nucleico mediante nanoparticelle magnetiche: la tecnologia Magnetofection™


Negli ultimi anni, la terapia genica ha riscosso un notevole interesse come potenziale metodo per il trattamento di numerose malattie ereditarie e acquisite. Tuttavia, i successi sono stati finora ostacolati da diverse limitazioni, inclusi problemi di sicurezza dei vettori di acidi nucleici a base virale e scarsi risultati in vivoefficienza dei vettori non virali. Magnetofection™ è stato introdotto come uno strumento nuovo e potente per fornire materiale genetico nelle cellule. Questa tecnologia è definita come la somministrazione di acidi nucleici, “nudi” o confezionati (come complessi con lipidi o polimeri e virus) utilizzando nanoparticelle magnetiche sotto la guida di un campo magnetico esterno. Questo articolo discute prima i principi della tecnologia Magnetofection e i suoi vantaggi rispetto ai metodi di trasfezione standard. Verranno quindi evidenziati alcuni esempi rilevanti del suo utilizzo, sia in vitro che in vivo . Verranno inoltre delineate le tendenze future nello sviluppo di nuove formulazioni di nanoparticelle magnetiche.

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Ecco la presentazione direttamente dal sito del produttore:

Magnetofection™

Magnetofection™ è un metodo di trasfezione Ispirato alla tecnologia di targeting magnetico dei farmaci, questo metodo originale è una rivoluzione per la trasfezione e l’infezione.

Principio

Il principio di Magnetofection™ consiste nell’associare acidi nucleici, reagenti di trasfezione o virus a specifiche nanoparticelle magnetiche. I complessi molecolari risultanti vengono quindi concentrati e trasportati in cellule supportate da un opportuno campo magnetico. In questo modo, lo sfruttamento di una forza magnetica esercitata sui vettori genici consente una concentrazione molto rapida dell’intera dose di vettore applicata sulle cellule, in modo che il 100% delle cellule entri in contatto con una dose di vettore significativa e favorisca l’assorbimento cellulare.

Come funziona?

Le nanoparticelle magnetiche sono fatte di ossido di ferro, che è completamente biodegradabile, rivestito con specifiche molecole cationiche proprietarie che variano a seconda delle applicazioni. La loro associazione con i vettori genici (DNA, siRNA, ODN, virus, ecc.) è ottenuta dall’aggregazione colloidale indotta dal sale e dall’interazione elettrostatica. Le particelle magnetiche vengono quindi concentrate sulle cellule per influenza di un campo magnetico esterno generato da una specifica piastra magnetica. L’assorbimento cellulare del materiale genetico avviene per endocitosi e pinocitosi, due processi biologici naturali. Di conseguenza, l’architettura e la struttura della membrana rimangono intatte in contrasto con altri metodi di trasfezione fisica che danneggiano, creano buchi o provocano l’elettroshock delle membrane cellulari.

  1. Il primo è l’effetto spugna protonica causato da polimeri cationici rivestiti sulle nanoparticelle che promuove il rigonfiamento osmotico degli endosomi, la rottura della membrana endosomiale e il rilascio intracellulare di DNA.
  2. Il secondo è la destabilizzazione dell’endosoma da parte dei lipidi cationici rivestiti sulle particelle che rilasciano l’acido nucleico nelle cellule mediante flip-flop di lipidi negativi cellulari e neutralizzazione carica.
  3. Il terzo è il consueto meccanismo virale quando viene utilizzato il virus.

Biodistribuzione di nanoparticelle magnetiche

Le nanoparticelle magnetiche cationiche biodegradabili non sono tossiche alle dosi consigliate e anche superiori. I vettori genici/complessi di nanoparticelle magnetiche vengono interiorizzati nelle cellule dopo 10-15 minuti, cioè molto più velocemente di qualsiasi altro metodo di trasfezione. Dopo 24, 48 o 72 ore, la maggior parte delle particelle è localizzata nel citoplasma, nei vacuoli (struttura circondata da membrane nelle cellule) e occasionalmente nel nucleo. Inoltre, le nanoparticelle magnetiche non influenzano la funzione cellulare.

Quali sono le applicazioni?

Magnetofection™ è l’unica tecnologia versatile e universale adatta a tutti i tipi di acidi nucleici (DNA, siRNA, dsRNA, shRNA, mRNA, ODN…), sistemi di trasfezione non virali (reagenti di trasfezione) e virus. Di conseguenza, sono stati progettati diversi reagenti ottimizzati secondo applicazioni definite.

Magnetofection™ è stato testato su un’ampia gamma di linee cellulari, cellule primarie e difficili da trasfettare. È perfetto per le cellule che non si dividono o si dividono lentamente, il che significa che i materiali genetici possono andare al nucleo senza divisione cellulare. Abbiamo dimostrato che la combinazione di nanoparticelle magnetiche a vettori genici di qualsiasi tipo si traduce in un drammatico aumento dell’assorbimento di questi vettori e un’elevata efficienza di trasfezione. È l’unica tecnologia adatta sia per virus che per applicazioni di consegna di acidi nucleici non virali.
– Per la consegna di acido nucleico non virale, è perfetto per cellule aderenti primarie e difficili da trasfettare.
– Per applicazioni virali, è ideale per qualsiasi cellula, comprese le cellule primarie (aderenti e in sospensione).

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