Scienziati australiani e statunitensi hanno trovato un nuovo modo per alterare il DNA delle cellule batteriche, un processo utilizzato per produrre molti medicinali vitali, inclusa l'insulina, in modo molto più efficiente rispetto alle tecniche industriali standard.
Invece di aprire le pareti cellulari dei batteri con sostanze chimiche aggressive o temperature elevate per inserire il DNA, il team ha utilizzato onde radio ad alta frequenza, un approccio molto più delicato che ha portato molte più cellule ad assumere il DNA e a sopravvivere.
Lo studio, condotto dalla RMIT University in collaborazione con altre università australiane e WaveCyte Biotechnologies negli Stati Uniti, ha utilizzato onde radio alla frequenza di 18 gigahertz per "aprire temporaneamente le porte" nelle pareti cellulari dei batteri di E. coli abbastanza a lungo da consentire l'inserimento di materiale genetico .
Le cellule poi si chiudevano e continuavano a funzionare in modo sano.
Le radiofrequenze possono essere utilizzate per trasportare qualsiasi cosa, dai dati del telefono cellulare e del satellite all'energia necessaria per manipolare le cellule batteriche in un laboratorio.
Un precedente lavoro congiunto con il Centro australiano per la ricerca sui bioeffetti elettromagnetici ha dimostrato come l'energia elettromagnetica ad alta frequenza renda temporaneamente le cellule batteriche più permeabili.
Questo ultimo studio, "Trasformazione genetica del DNA plasmidico in Escherichia coli utilizzando energia elettromagnetica ad alta frequenza", è stato pubblicato su Nano Letters fa un ulteriore passo avanti in questo lavoro dimostrando che il metodo può essere utilizzato per trasportare in modo sicuro il DNA.
I risultati del team hanno dimostrato che il processo è altamente efficiente:il 91% delle cellule di E. coli ha assunto il nuovo DNA dopo l'esposizione alle onde radio a 18 GHz per tre minuti.
Utilizzando l'attuale standard industriale per l'inserimento del DNA, noto come "shock termico", solo il 77% delle cellule assume il DNA e molte di queste muoiono subito dopo a causa dell'esposizione al calore. Esistono tecniche di impulso laser più delicate, ma meno del 30% delle cellule assorbe il nuovo DNA in questo processo.
L'autrice principale, l'illustre professoressa RMIT Elena Ivanova, ha affermato che il loro approccio ha avuto la meglio sia perché è altamente efficiente che gentile.
"Il nostro metodo innovativo ed economico si è dimostrato altamente efficiente, ma anche più delicato sulle cellule poiché in questo processo non vengono utilizzati prodotti chimici aggressivi o temperature elevate", ha affermato Ivanova, della School of Science.
"Di conseguenza, il tasso di sopravvivenza cellulare era più elevato rispetto ad altre tecniche."
La ricerca del team ha anche dimostrato che questo processo funziona nelle cellule eucariotiche, il tipo che condividiamo con animali, funghi e piante, compresi i modelli di linee cellulari PC 12 comunemente utilizzati nella ricerca neuroscientifica.
"Il nostro obiettivo ora è tradurre questi risultati", ha affermato Ivanova.
"Abbiamo solo scalfito la superficie dell'ampia gamma di applicazioni per la somministrazione di farmaci che questo approccio potrebbe avere nella terapia del microbioma e nella biologia sintetica."
RMIT ha richiesto la protezione della proprietà intellettuale per la tecnica insieme a WaveCyte Biotechnologies, una società statunitense specializzata nello sviluppo di tecnologie di terapia cellulare e genica.
Il CEO di WaveCyte, Dr. Steve Wanjara, ha affermato che l'azienda è profondamente impegnata nel progresso di questa tecnologia, avendo collaborato con RMIT fin dall'inizio.
"Questo metodo delicato ed estremamente efficace rappresenta un'enorme promessa per migliorare la convenienza e l'accessibilità delle terapie critiche", ha affermato Wanjara.
"Continuiamo a lavorare attivamente per tradurre questi risultati in applicazioni tangibili, concentrandoci sull'ottimizzazione della tecnica per le cellule dei mammiferi. Questa ricerca ha il potenziale per avere un impatto positivo su milioni di vite in tutto il mondo e ci impegniamo a renderla una realtà."
Il primo autore dello studio, il dottor Tharushi Perera dell'RMIT e della Swinburne University, ha affermato che sviluppare questa nuova applicazione e far luce sugli aspetti utili dell'energia elettromagnetica ad alta frequenza è stato "estremamente soddisfacente".
"Le persone sentono l'energia elettromagnetica e il 5G e pensano che sia una cosa negativa, forse a causa di disinformazione o mancanza di comprensione, ma, come abbiamo dimostrato qui, in realtà ci sono applicazioni benefiche", ha affermato.
"La mia speranza è che questo possa aprire la porta a nuovi trattamenti salvavita nel lungo termine e sono ansioso di vederne lo sviluppo."
Ulteriori informazioni: Palalle G. Tharushi Perera et al, Trasformazione genetica del DNA plasmidico in Escherichia coli utilizzando energia elettromagnetica ad alta frequenza, Nano lettere (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03464
Informazioni sul giornale: Nanolettere
Fornito da RMIT University
