바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")보건 공학 연구 부서[Research Division Director Yoshida Koichi] 스트레스 신호 연구 그룹 [연구 그룹 이사 Hagiwara Yoshihisa] Miyako Eijiro의 연구원Nanotube 응용 연구 센터[연구 센터 이사 IIJIMA SUMIO] 및 KYOTO University National University Corporation [Matsumoto Hiroshi 회장]과 협력하여 제약 과학 대학원 [Saji Hideo]은 빛으로 쉽게 열을 생성 할 수 있습니다Carbon Nanohorn (바카라 룰)(가벼운 열 발생 특성)를 사용하여, 우리는 생체 내 표적의 생물 활성 물질을 생산하는 새로운 유전자 발현 제어 기술을 개발했습니다
나노 카본 재료 중 하나 인 바카라 룰는 특히 생물 의학 분야에서 많은 관심을 끌고 있습니다 이번에는 바카라 룰 표면의 친수성 단백질입니다바디 세럼 알부민 (BSA)이 BSA-바카라 룰 복합체는 BSA-바카라 룰 복합체가 고도로 생체 적 근적외선 영역 인 수용액에 분산된다레이저빛에 노출 될 때 효과적으로 열을 생성 할 수 있습니다 이 광학 가열 시스템은 열에 반응합니다 (열 충격 응답) 및 유전자가 발현됩니다변환 된 셀에 적용함으로써, 우리는 시험 관내 외부에서 마우스에서 표적 기능 분자 (형광 단백질 및 발광 단백질)를 합성하는데 사용될 수있는 세포 기능의 원격 제어를 허용하는 새로운 기술을 개발했다 이번에 개발 된이 기술은 나노 물질의 가벼운 가죽 특성을 사용하며 전례없는 개념입니다세포 요법(세포 기반 요법)를 실현할 수 있습니다 이 기술은 또한 분자 및 세포 수준에서 병리학 적 조건을 명확하게하는 데 도움이되는 강력한 연구 도구가 될 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 국립 과학 아카데미 (National Academy of Sciences USA의 절차, PNAS)에 온라인으로 게시됩니다
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| 바카라 룰의 포토 스미아 특성을 활용하는 유전자 발현 제어 기술 |
세포 요법은 암, 면역 질환, 내분비 및 대사 질환, 혈우병 및 뼈 질환과 같은 다양한 질병을 예방하고 치료하는 데 효과적입니다 세포 기능을 자유롭게 제어 할 수 있다면보다 효과적인 치료가 확립 될 것으로 예상됩니다 한편, 대부분의 세포는 열 충격에 반응하여 유전자 발현의 스위치를 활성화시키는 유전자 서열을 갖는 것으로 알려져있다 또한, 단백질 또는 펩티드와 같은 기능적 분자에 상응하는 유전자 가이 열 충격 반응성 유전자 서열에 결합하는 경우, 원하는 기능 분자는 가열에 의해 생성 될 수있다 최근 몇 년 동안, 레이저 조명을 사용하여 열 충격을 유발하고 세포에서 유전자 발현을 제어하기 위해 이에 대한 반응을 사용하는 기술에주의를 기울였습니다 그러나, 이전에보고 된 방법은 생체 내 투과성이 낮고 정상 세포 및 유전자에 대한 손상 위험과 같은 적용 제약이 제한된 자외선, 가시 및 적외선을 사용합니다
바카라 룰는 높은 생물 트랜스 턴스와 함께 파장 범위 (650-1100 nm)의 레이저 광으로부터의 열을 쉽게 생성합니다 이것은 열 충격에 반응하여 유전자를 발현하는 형질 전환 세포에 적용되었으며, 생리 학적 활성 물질을 생체 내에서 합성 할 수있는 세포 기능에 대한 새로운 원격 제어 기술을 개발하기 위해 노력했다
또한,이 연구 및 개발의 일부는 국제 과학 기술 재단 (International Science and Technology Foundation)의 2012 년 연구 보조금, 공익 설립 재단, 과학 연구를위한 과학 연구 보조금 "Young Research (2011-2012)"(2012-2012)의 지원을 제공했습니다
또한,이 연구 및 개발에서 수행 된 재조합 DNA 실험 및 동물 실험은 동물 복지 관리법을 준수하는 것과 같은 적절한 방법에 의해 수행되었다 구체적으로, 실험 설계는 AIST 및 Kyoto University의 재조합 DNA 실험위원회 및 동물 관리위원회에 적용되었으며, 실험은 승인 후에 수행되었다
바카라 룰가 물 등으로 직접 분산 될 때, 분자 사이의 강한 상호 작용으로 인해 세분화 된 형태로 집계됩니다 바카라 룰의 높은 광분 특성을 입증하기 위해서,이 응집 상태를 제거하고 나노-레벨에서 용매에 바카라 룰를 분산시켜야한다 이번에 개발 된 기술은 바카라 룰 표면의 친수성 단백질 BSA를 흡착하여 세포 배양 배지에 분산 될 수 있도록하는 것이었다 무화과 도 1은 배양 배지에서 BSA-바카라 룰 복합체의 분산 성 및 광선 형성 특성의 평가 결과를 보여준다 배양 배지에서 BSA-바카라 룰 복합체의 분산 안정성은 높았으며, 4 ℃에서 일주일 동안 방치 된 후에도 바카라 룰 응집체는 형성되지 않았다 (도 1A) 또한, 레이저 광 (파장 670 nm)이 BSA-바카라 룰가 분산 된 배양 배지로 조사되었을 때, 바카라 룰의 강한 빛 이열 특성에 대한 반응으로 온도 상승이 관찰되었다 (도 1B) 또한, 배양 배지에 BSA-바카라 룰가 포함되지 않았을 때, 레이저 광에 노출 될 때도 온도가 상승하지 않았다
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그림 1 BSA-바카라 룰 복합체 분산 배양의 광분 특성
A : BSA-바카라 룰 복잡한 분산 배양 용액 1 주일 동안 4 ° C에서 남아
B : 파장이 670 nm 인 레이저 라이트로 조사 할 때 시간이 지남에 따라 온도 변화 |
다음으로, 열 충격 반응 유전자에 도입 된 세 가지 유형의 형질 전환 된 세포 [마우스섬유 아세포(NIH 3T3), 마우스 결장암 세포 (결장 -26), 쥐 C6Glioma세포 (C6)]를 BSA-바카라 룰 복합체로 투여하고 레이저 광 (파장 670 nm 또는 785 nm)으로 조사하여 유전자 발현 효과를 검증 하였다 (도 2A) 결과적으로, 형광 단백질 (녹색 형광 단백질 (GFP) 및 적색 형광 단백질 (DSRED)]은 이들 세포에서 레이저 조사에 의해 효과적으로 발현되는 것으로 밝혀졌다 더욱이, BSA-바카라 룰 복합체 및 형질 전환 된 NIH 3T3 세포로 구성된 중간 분산이 밝은 단백질 (Luciferase) 유전자를 전달하는 NIH 3T3 세포로 구성된 중간 분산은 [Luciferase) 유전자가되었다 마우스와 레이저 조명 (파장 785 nm)으로, 유전자 발현은 바카라 룰의 광분 특성으로 인해 생체 내에서 효과적으로 달성 된 것으로 밝혀졌다 (도 2B)
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그림 2 바카라 룰의 광분증 특성을 이용한 유전자 발현 조절
A : 다양한 형질 전환 세포에서 형광 단백질 발현 거동
B : 생체 내에서 루시퍼 라제 발현 거동 (마우스의 오른쪽에있는 레이저 조사) |
마지막으로, BSA-바카라 룰 복합체의 세포 독성 및 생체 적합성을 평가 하였다 세 가지 유형의 세포 (NIH3T3,콜론-26, c6)은 BSA-바카라 룰가 분산 된 배양 배지 및 6 시간 및 24 시간 후에 배양 배지를 투여하는데 사용되었다WST-1 메소드에 따른 지표로서 미토콘드리아 활성을 사용하여 측정되었다 (그림 3) 결과적으로, BSA-바카라 룰 투여로 인해 세포 생존율의 감소가 관찰되지 않았다 또한, BSA-바카라 룰 분산 (100 μg/mL)을 마우스의 뒷면에 투여 한 후, 생체 적합성 평가 (체중 측정, 혈액 검사, 조직 병리학 적 분석)를 대략 한 달 동안 수행하였고, 모든 검사는 신체에 대한 BSA-바카라 룰의 효과가 매우 작음을 보여 주었다
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| 그림 3 WST-1 방법에 의한 BSA-바카라 룰의 세포 독성 평가 |
이번에 개발 된 기술은 바카라 룰의 광분 균성 특성을 통해 신체의 생리 학적 활성 물질의 발현에 대한 시간적 및 공간적 제어를 허용하므로 암 세포를 좁히고 레이저 광으로 유전자를 조사함으로써, 유전되지 않은 세포를 손상시키지 않고 암 세포를 죽이는 것과 같은 기존 세포 요법 기술의 성능을 극적으로 향상시킬 수있다 앞으로이 기술을 적용하여 다양한 세포 요법으로 개발하고자합니다 우리는 또한 살아있는 조직의 매우 제한된 영역에 존재하는 세포에서 작용하는 유전자의 기능을 개별적으로 검사함으로써 암 및 면역 질환의 분자 및 세포 병리를 명확히하는 데 도움이되는 연구 도구를 개발하고자합니다 다른 한편으로, 신체에서 나노 물질의 건강 영향은 여전히 알려져 있지 않으므로 바카라 룰 자체의 세포 독성 및 생체 적합성 평가를 적극적으로 수행함으로써 신체에서 안전하고 안전하게 사용할 수있는 재료 및 시스템을 개발하는 것을 목표로합니다