想象一下，试图在一个生鸡蛋的蛋黄上戳一个洞而不打破蛋清。这听起来不可能，但加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经开发出一种技术，可以在活细胞中执行类似的精细任务。他们创造了一组纳米柱，这些纳米柱可以破坏细胞核，而不破坏细胞的外膜。细胞核是存放我们DNA的隔层。
这项研究发表在《高级功能材料》杂志上，它可能为基因治疗开辟新的可能性，在基因治疗中，遗传物质需要直接进入细胞核，以及药物输送和其他形式的精准医学。
“我们已经开发出一种工具，可以很容易地创建一个进入细胞核的门户，”Zeinab Jahed说，他是加州大学圣地亚哥分校化学和纳米工程系的李宇峰家族教授，也是这项研究的资深作者。
核的设计是不可穿透的。它的膜是一个高度强化的屏障，保护着我们的遗传密码，只允许特定的分子通过严格控制的通道进入。
目前进入细胞核的方法通常包括使用一根微小的针来物理穿刺细胞核和细胞。然而，这些方法是侵入性的，只能在小规模应用中使用。
Jahed和她的团队，由加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士生Ali Sarikhani共同领导，开发了一种非破坏性的解决方案。他们设计了一组纳米柱，由纳米级圆柱形结构组成。当一个细胞被放置在这些纳米柱的顶部时，细胞核将自己包裹在纳米柱周围，使其膜弯曲。这种诱导的弯曲反过来又会在核膜上暂时形成微小的、自封闭的开口。与此同时，细胞的外膜仍未受损。
Jahed说:“这是令人兴奋的，因为我们可以选择性地在核膜上制造这些微小的裂缝，直接进入细胞核，同时保持细胞的其余部分完整。”
在实验中，细胞核内含有荧光染料的细胞被放置在纳米柱上。研究人员观察到，染料从细胞核泄漏到细胞质中，但仍被限制在细胞内。这表明只有核膜被刺穿，而不是细胞膜。研究人员在各种细胞类型中观察到这种效应，包括上皮细胞、心肌细胞和成纤维细胞。
该团队目前正在调查这种效应背后的机制。“了解这些细节将是优化临床使用平台的关键，并确保它安全有效地将遗传物质输送到细胞核中，”Jahed说。
