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Single Cell Electroporation and DNA dynamics: from bulk to micro/nanofluidics

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Nuevos conocimientos mecanicistas sobre la electroporación

La terapia génica es una estrategia terapéutica muy prometedora que consiste en la inserción de genes funcionales en el genoma de células vivas, sin embargo la administración de ADN mediante electroporación requiere una optimización sustancial.

Investigación fundamental icon Investigación fundamental

Actualmente, los virus son los vectores más eficaces para la transferencia de genes, si bien su uso en seres humanos plantea diversos problemas de seguridad. Las técnicas de administración de ADN desnudo en células vivas son probablemente la alternativa más segura a los vectores convencionales y los métodos de administración química en aplicaciones de terapia génica. Sin embargo, la membrana plasmática que rodea las células es impermeable a biomoléculas de gran tamaño como, por ejemplo, los plásmidos y el ADN. La electroporación se ha postulado como una técnica con capacidad para mejorar la permeabilidad de la membrana plasmática celular y la administración intracelular de genes mediante la aplicación de un campo eléctrico oscilante en la superficie de las células. Sin embargo, se trata de un método poco preciso y eficaz que presenta una baja tasa de éxito de transfección, una absorción aleatoria y un excesivo daño celular. Por tanto, disponer de una mejor comprensión de la formación de electroporos celulares y la electrotransferencia de ADN puede ayudar a optimizar la electroporación con vistas a aplicaciones terapéuticas en seres humanos. El proyecto financiado por la Unión Europea NANOEP trabajó en aras de proporcionar un conocimiento exhaustivo del mecanismo molecular que subyace a la electroporación de la membrana plasmática celular. Los investigadores desarrollaron técnicas de molécula única con una gran resolución espaciotemporal para estudiar el transporte de biomoléculas como el ADN. La idea era caracterizar el proceso de la electroporación y el flujo electrocinético de ADN tanto a micro y nanoescala como a diferentes escalas temporales. Para tal fin, se desarrollaron nuevas técnicas de electroporación nanocanal para administrar una cantidad precisa de biomoléculas en células vivas así como dispositivos para evaluar la respuesta subcelular en presencia de fuerzas externas. Además, para estudiar la electroporación a nivel microscópico, se emplearon dispositivos micro y nanofluídicos que permiten la manipulación de membranas celulares. Gracias a modelos celulares simplificados y técnicas de microscopía, se logró desvelar el proceso molecular que subyace a la electroporación. Actualmente, existe un gran interés en el desarrollo de nuevos métodos que garanticen una administración segura y eficaz de ADN en células vivas. Los resultados del proyecto NANOEP ayudan a comprender los principios de la electroporación y la electrotransferencia de ADN. Estos descubrimientos podrían emplearse para desarrollar nuevas estrategias de administración génica no viral para aplicaciones biológicas y biomédicas básicas.

Palabras clave

Electroporación, terapia génica, administración de ADN, NANOEP, nanofluídico

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