Radiogolven kunnen bacteriën afstemmen op levensreddende medicijnen

Wetenschappers uit Australië en de Verenigde Staten hebben een nieuwe manier gevonden om het DNA van bacteriële cellen – een proces dat wordt gebruikt om veel essentiële medicijnen, waaronder insuline – veel efficiënter te veranderen dan standaard industriële technieken.

In plaats van de celwanden van bacteriën te openen met agressieve chemicaliën of hoge temperaturen om DNA in te brengen, gebruikte het team hoogfrequente radiogolven, een veel zachtere aanpak die ertoe leidde dat veel meer cellen het DNA overnamen en overleefden.

De studie, geleid door RMIT University in samenwerking met andere Australische universiteiten en WaveCyte Biotechnologies in de VS, gebruikte radiogolven op de frequentie van 18 gigahertz om tijdelijk ‘de poorten’ in bacteriële celwanden van E. coli te openen, lang genoeg om genetisch materiaal in te brengen. .

De cellen sloten zich vervolgens en bleven gezond functioneren.

Radiofrequenties kunnen worden gebruikt om alles over te dragen, van mobiele telefoon- en satellietgegevens tot de energie die nodig is om bacteriële cellen in een laboratorium te manipuleren.

Eerder gezamenlijk werk met het Australian Centre for Electromagnetic Bioeffects Research heeft aangetoond hoe hoogfrequente elektromagnetische energie bacteriële cellen tijdelijk beter permeabel maakt.

Deze laatste studie“Genetische transformatie van plasmide-DNA in Escherichia coli met behulp van hoogfrequente elektromagnetische energie”, gepubliceerd in Nano-brieven gaat nog een stap verder door te laten zien dat de methode kan worden gebruikt om DNA veilig af te leveren.

Uit de resultaten van het team bleek dat het proces zeer efficiënt was: 91% van de E. coli-cellen namen het nieuwe DNA aan na drie minuten blootstelling aan 18GHz-radiogolven.

Volgens de huidige industriestandaard voor het inbrengen van DNA, bekend als ‘hitteschok’, neemt slechts 77% van de cellen het DNA over en veel daarvan sterven kort daarna door de blootstelling aan hitte. Er bestaan ​​zachtere laserpulstechnieken, maar minder dan 30% van de cellen neemt tijdens dat proces het nieuwe DNA over.

Hoofdauteur, RMIT Distinguished Professor Elena Ivanova, zei dat hun aanpak zowel zeer efficiënt als zachtaardig was.

“Onze nieuwe, kosteneffectieve methode blijkt zeer efficiënt te zijn, maar ook zachter voor de cellen omdat er bij dit proces geen agressieve chemicaliën of hoge temperaturen worden gebruikt”, zegt Ivanova van de School of Science.

“Als gevolg hiervan was het celoverlevingspercentage hoger dan bij andere technieken.”

Het onderzoek van het team heeft dat ook gedaan getoond dit proces werkt in eukaryote cellen – het type dat we delen met dieren, schimmels en planten, waaronder PC 12-cellijnmodellen die vaak worden gebruikt in neurowetenschappelijk onderzoek.

“Onze focus ligt nu op het vertalen van deze bevindingen”, zei Ivanova.

“We hebben nog maar het oppervlak betreden van het brede scala aan toepassingen voor medicijnafgifte die deze aanpak zou kunnen hebben in microbioomtherapie en synthetische biologie.”

RMIT heeft samen met WaveCyte Biotechnologies, een Amerikaans bedrijf dat gespecialiseerd is in de ontwikkeling van cel- en gentherapietechnologieën, een aanvraag ingediend voor bescherming van intellectueel eigendom voor de techniek.

WaveCyte CEO Dr. Steve Wanjara zei dat ze zich zeer betrokken voelen bij het bevorderen van deze technologie, omdat ze vanaf het begin hebben samengewerkt met RMIT.

“Deze zachte en zeer efficiënte methode houdt een enorme belofte in voor het verbeteren van de betaalbaarheid en toegankelijkheid van kritische therapieën”, aldus Wanjara.

“We blijven actief werken aan het vertalen van deze bevindingen in tastbare toepassingen, waarbij we ons concentreren op het optimaliseren van de techniek voor zoogdiercellen. Dit onderzoek heeft het potentieel om een ​​positieve impact te hebben op miljoenen levens over de hele wereld, en we zijn toegewijd om dit te realiseren.”

De eerste auteur van het onderzoek, Dr. Tharushi Perera van RMIT en Swinburne University, zei dat het ontwikkelen van deze nieuwe toepassing en het werpen van licht op nuttige aspecten van hoogfrequente elektromagnetische energie “enorm bevredigend” was.

“Mensen horen elektromagnetische energie en 5G en denken dat het slecht is – mogelijk als gevolg van verkeerde informatie of gebrek aan begrip – maar, zoals we hier hebben laten zien, zijn er feitelijk nuttige toepassingen,” zei ze.

“Mijn hoop is dat dit op de lange termijn de deur kan openen voor nieuwe levensreddende behandelingen en ik kijk uit naar de ontwikkeling ervan.”