Wie microRNA per Laser zu den Zellen gebracht werden
Die Zelltherapie stellt einen neuen revolutionären Ansatz für die Regeneration von Geweben dar. Die Induktion eines pluripotenten Zustands in adulten somatischen Zellen führte zu spannenden Arbeiten über klinische Therapie und Krankheitsmodelle. Das Konzept des direkten Übergangs von einem bestimmten Zelltyp zu einem anderen (Transdifferenzierung) ist noch ganz neu. Man hat festgestellt, dass die Überexpression von spezifischen Transkriptionsfaktoren und microRNA (miR) für die Transdifferenzierung verwendet werden kann, um so die Phase der Pluripotenz zu umgehen. Das EU-finanzierte MIR-OPTOFECTARRAY (Delivering non-viral silencing RNA (microRNA) using automated femtosecond lasers into stem cells for cardiac reprogramming and characterization using non-destructive optical techniques) Projekt zielte auf die Entwicklung von Techniken für die lasergelenkte Lieferung von miR in die Zellen, um diese zu Kardiomyozyten umzuprogrammieren. Die Forscher verwendeten Femtosekundenlaser-Optotransfektion, um für die effiziente Eingabe von microRNA in die Zellen transiente Nanoporen in der Membran zu schaffen. Sie optimierten Protokolle für die Vorbehandlung von embryonalen Fibroblasten, um sie empfänglicher für die eigenetische Umprogrammierung zu machen. Dieses Protokoll wurde erfolgreich auf embryonale Maus-Fibroblasten und menschliche fetale kardiale Fibroblasten angewendet. Die Lieferung der Transkriptionsfaktoren GATA4, Mef2c und Tbx5 mittels Laser-Optoporation erhöhte Anzahl von Zellen, die für Kardiomyozyten spezifische Marker exprimieren. Im Rahmen des Projekts erhielten die Forscher mithilfe von Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (FLIM) qualitative Bilder von Zellen. Auf diese Weise konnten sie metabolische Zellaktivität bewerten und exogene Fluoreszenz nachweisen. Am Ende wurde der Laser-Optoporationspfad entsprechend verschiedener Bildgebungsmodalitäten modifiziert. Dies ermöglichte die gleichzeitige Abbildung von Zellen zur Identifizierung von Fluoreszenzmarker exprimierenden Zellen. MIR-OPTOFECTARRAY demonstrierte das Potenzial von Optoporation für die Induktion der Reprogrammierung in Richtung Kardiomyogenese. Dieses neuartige System könnte auf verschiedene Zelltypen erweitert werden und für eine effiziente Anwendung von miR für die Transdifferenzierung in Zellen weiter untersucht werden.
Schlüsselbegriffe
MicroRNA, Transdifferenzierung, MIR-OPTOFECTARRAY, Kardiomyozyten, Optoporation
