Hoe anorganische functionele nanomaterialen – quantum dots – in de kern van levende cellen kunnen groeien

Nationale wetenschapsrecensie onlangs gepubliceerd onderzoek naar de synthese van kwantumstippen (QD’s) in de kern van levende cellen door Dr. Hu Yusi, universitair hoofddocent Wang Zhi-Gang, en professor Pang Dai-Wen van de Nankai Universiteit.

Tijdens het onderzoek naar de synthese van QD’s in zoogdiercellen werd ontdekt dat de behandeling met glutathion (GSH) het reducerende vermogen van de cel versterkte. De gegenereerde QD’s waren niet uniform verdeeld binnen de cel, maar geconcentreerd in een specifiek gebied.

Door een reeks experimenten werd bevestigd dat dit gebied inderdaad de celkern is. Dr. Hu zei: “Dit is werkelijk verbazingwekkend, bijna ongelooflijk.”

Dr. Hu en zijn mentor Professor Pang probeerden het moleculaire mechanisme van kwantumpuntsynthese in de celkern op te helderen. Er werd vastgesteld dat GSH een belangrijke rol speelt. Er bevindt zich een GSH-transporteiwit, Bcl-2, op de kern, dat GSH in grote hoeveelheden naar de kern transporteert, waardoor het reducerende vermogen in de kern wordt versterkt en de vorming van Se-voorlopers wordt bevorderd.

Tegelijkertijd kan GSH ook thiolgroepen op eiwitten blootstellen, waardoor omstandigheden worden gecreëerd voor de productie van Cd-voorlopers. De combinatie van deze factoren maakt uiteindelijk de overvloedige synthese van kwantumdots in de celkern mogelijk.

Professor Pang verklaarde: “Dit is een opwindend resultaat; dit werk bereikt de precieze synthese van QD’s in levende cellen op subcellulair niveau. Onderzoek op het gebied van synthetische biologie richt zich vooral op de synthese van organische moleculen door levende cellen door middel van omgekeerde genetica.

“Zelden zien we de levende celsynthese van anorganische functionele materialen. Onze studie omvat geen complexe genetische modificaties; het bereikt de doelsynthese van anorganische fluorescerende nanomaterialen in cellulaire organellen eenvoudigweg door de inhoud en distributie van GSH in de cel te reguleren. Dit richt zich op het tekort aan synthetische biologie voor de synthese van anorganische materialen.”

Hoewel de synthese van organische materialen in cellen overheersend blijft op het gebied van de biosynthese, baant dit onderzoek ongetwijfeld de weg voor de synthese van anorganische materialen in de synthetische biologie.

Professor Pang zei: “Elk van onze vooruitgang is een nieuw startpunt. We zijn ervan overtuigd dat we in de nabije toekomst celsynthese kunnen gebruiken om nanomedicijnen te produceren, of zelfs nanorobots in specifieke organellen. Bovendien kunnen we cellen in supercellen transformeren, waardoor ze onvoorstelbare dingen kunnen doen.”