תארו לעצמכם שאתם מנסים לנעוץ חור בחלמון של ביצה גולמית מבלי לשבור את החלבון. זה נשמע בלתי אפשרי, אבל חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו פיתחו טכנולוגיה שמבצעת משימה עדינה דומה בתאים חיים. הם יצרו מערך של ננו-עמודים שיכולים לפרוץ את גרעין התא – התא שמכיל את ה-DNA שלנו – מבלי לפגוע בממברנה החיצונית של התא.
המחקר, שפורסם ב חומרים פונקציונליים מתקדמים, יכול לפתוח אפשרויות חדשות בריפוי גנטי, שבו חומר גנטי צריך להיות מועבר ישירות לגרעין, כמו גם משלוח תרופות וצורות אחרות של רפואה מדויקת.
"פיתחנו כלי שיכול בקלות ליצור שער לגרעין", אמר זינב ג'אהד, פרופסור במחלקה המשפחתית להנדסת כימיה וננו באוניברסיטת אייסו יופנג לי באוניברסיטת סן דייגו ומחבר בכיר של המחקר.
הגרעין הוא בלתי חדיר בתכנון. הממברנה שלו היא מחסום מבוצר מאוד שמגן על הקוד הגנטי שלנו, ומכניס רק מולקולות ספציפיות דרך תעלות בקרה הדוק.
לא קל להכניס משהו לגרעין. מסירת תרופות וגנים דרך הממברנה הגרעינית היא כבר מזמן אתגר עצום".
זינב ג'אהד, פרופסור, המחלקה המשפחתית של אייסו יופנג לי להנדסה כימית וננו, אוניברסיטת קליפורניה – סן דייגו
השיטות הנוכחיות לגישה לגרעין כוללות בדרך כלל שימוש במחט זעירה כדי לנקב פיזית הן את הגרעין והן את התא. עם זאת, שיטות אלו הן פולשניות וניתן להשתמש בהן רק ביישומים בקנה מידה קטן.
ג'אהד והצוות שלה, בראשות UC San Diego Ph.D. הסטודנט עלי סריקאני, פיתח פתרון לא מפריע. הם הנדסו מערך של ננו-עמודים, המורכבים ממבנים גליליים בקנה מידה ננומטרי. כאשר תא מונח על גבי הננו-עמודים הללו, הגרעין עוטף את עצמו סביב הננו-עמודים, מה שגורם לקרום שלו להתעקל. העקמומיות המושרה הזו גורמת בתורה לפתחים זעירים ואוטמים להיווצרות זמנית בממברנה הגרעינית. הממברנה החיצונית של התא, בינתיים, נותרה ללא פגיעה.
"זה מרגש מכיוון שאנו יכולים ליצור באופן סלקטיבי את הפרצות הזעירות הללו בממברנה הגרעינית כדי לגשת ישירות לגרעין, תוך השארת שאר התא ללא פגע", אמר ג'אהד.
בניסויים, תאים המכילים צבע ניאון בתוך הגרעינים שלהם הונחו על הננו-עמודים. חוקרים הבחינו שהצבע דלף מהגרעין לתוך הציטופלזמה אך נשאר כלוא בתוך התא. זה הצביע על כך שרק הקרום הגרעיני, לא קרום התא, נוקב. החוקרים צפו בהשפעה זו בסוגי תאים שונים, כולל תאי אפיתל, תאי שריר לב ופיברובלסטים.
הצוות חוקר כעת את המנגנונים מאחורי האפקט הזה. "הבנת הפרטים הללו תהיה המפתח למיטוב הפלטפורמה לשימוש קליני ולהבטחה שהיא בטוחה ויעילה לאספקת חומר גנטי לגרעין", אמר ג'אהד.
