Avanzando En La Biofabricación Al Descubrir Los Mecanismos Detrás De La Magnetogenética

Ilustración de biofabricación de magnetogenética

Una mayor comprensión de los fenómenos podría permitir un control sin precedentes sobre la expresión genética.

La magnetogenética, la idea de que se pueden usar campos magnéticos para controlar las células y activar las vías celulares, tiene un potencial inmenso en la biofabricación, la medicina, la regeneración de tejidos y la biodetección. A pesar de su promesa, el mecanismo detrás de la magnetogenética sigue siendo en gran parte desconocido.

Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer, en asociación con investigadores de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, se proponen resolver ese misterio con el apoyo de una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias.

“Nuestro objetivo ha sido dilucidar claramente el complejo mecanismo de cómo diferentes tipos de campos magnéticos pueden activar procesos celulares específicos, lo que nos permitirá controlar aún más estos procesos”, dijo Jonathan Dordick, profesor presidido de ingeniería química y biológica, y un miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios (CBIS), que dirige esta investigación para Rensselaer.

Anteriormente, Dordick colaboró ​​con Jeffrey Friedman, profesor de genética molecular en la Universidad Rockefeller e investigador en el Instituto Médico Howard Hughes, y Sarah Stanley, profesora asistente de endocrinología en Mount Sinai que también participa en el proyecto actual, para demostrar que el El canal iónico del receptor de potencial transitorio vanilloide 1 (TRPV1) podría abrirse y cerrarse activando la ferritina, una proteína que contiene óxido de hierro, con un campo magnético externo.

TRPV1 es el canal de iones que es activado por la capsaicina, el mismo ingrediente en los chiles que los hace sentir picantes.

Ser capaz de comprender y utilizar la magnetogenética de forma fiable podría dar a los investigadores un control sin precedentes sobre la expresión genética. En lugar del método convencional de activación de la expresión génica utilizando inductores químicos, la activación de canales iónicos se puede utilizar para regular las vías de señalización que conducen a la expresión génica y la producción de proteínas particulares. El uso de campos magnéticos para abrir y cerrar canales iónicos a voluntad proporciona un control único basado en el tiempo de este proceso.

Para comprender cómo ocurre esa acción, los investigadores utilizarán métodos bioquímicos y basados ​​en células para examinar múltiples mecanismos posibles, incluidos los efectos físicos, térmicos y químicos.

“Esto es obviamente relevante desde una perspectiva de ingeniería porque podemos encender y apagar un campo magnético como un interruptor y luego controlar lo que quiere que haga la celda cuando lo desee”, dijo Dordick. “No obstante, para hacer un buen trabajo con eso, a menos que queramos tener suerte, tenemos que entender más de lo que está sucediendo a nivel molecular dentro de la célula, y esto nos permitirá diseñar un mejor sistema”.

“Una investigación fundamental como esta es esencial para seguir avanzando”, dijo Deepak Vashishth, director de CBIS, un centro de investigación que fomenta enfoques colaborativos para problemas globales. “Este es un excelente ejemplo de un desafío complejo que requiere un enfoque interdisciplinario para resolverlo”.

A medida que los investigadores comprendan mejor los mecanismos, lo traducirán en aplicaciones. Un objetivo específico es utilizar la magnetogenética para controlar la neurogénesis, el crecimiento y desarrollo de neuronas.

“Esto podría usarse para la regeneración ex vivo de tejido neural, que es necesario para generar una cantidad suficientemente grande de células para su uso en la reparación de la médula espinal y otras enfermedades neurodegenerativas”, dijo Dordick.

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