การส่งมอบตามหลักอุทกพลศาสตร์
การส่งมอบแบบไฮโดรไดนามิก (HD) เป็นวิธีการแทรก DNA ใน แบบจำลอง สัตว์ ฟันแทะ ยีนจะถูกส่งผ่านการฉีดเข้าสู่กระแสเลือดของสัตว์ และแสดงออกในตับ โปรโตคอลนี้มีประโยชน์ในการกำหนดหน้าที่ของยีน ควบคุมการแสดงออกของยีน และพัฒนายาในร่างกาย[ 1 ]
วิธีการ
การนำส่งแบบไฮโดรไดนามิกได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเป็นวิธีนำยีนเข้าสู่เซลล์โดยไม่ต้องอาศัยการติดเชื้อไวรัส ( ทรานสเฟคชั่น ) ขั้นตอนนี้ต้องใช้สารละลาย DNA ปริมาณมากฉีดเข้าไปในเส้นเลือดของสัตว์ฟันแทะโดยใช้เข็มแรงดันสูง[ 2 ]โดยทั่วไปปริมาณ DNA จะอยู่ที่ 8-10% ของน้ำหนักตัวของสัตว์ และจะฉีดภายใน 5-7 วินาที[ 3 ] [ 4 ]แรงดันจากการฉีดทำให้เกิดภาวะเลือดคั่ง ในหัวใจ (ความดันในหัวใจเพิ่มขึ้น) ทำให้สารละลาย DNA ไหลผ่านกระแสเลือดและสะสมในตับ[ 2 ]แรงดันจะขยายรูพรุนในเยื่อหุ้มเซลล์บังคับให้โมเลกุล DNA เข้าไปในเนื้อเยื่อหรือเซลล์ที่ทำหน้าที่ของอวัยวะ[ 1 ] [ 5 ] [ 2 ] [ 4 ]ในตับ เซลล์เหล่านี้คือเซลล์ตับ (hepatocytes ) ภายในเวลาไม่ถึงสองนาทีหลังจากการฉีด ความดันจะกลับสู่ระดับปกติ และรูพรุนจะหดตัวกลับ ทำให้ดีเอ็นเอถูกกักอยู่ภายในเซลล์ หลังจากการฉีด ยีนส่วนใหญ่จะถูกแสดงออกในตับของสัตว์เป็นเวลานาน[ 6 ] [ 3 ]
เดิมทีพัฒนาขึ้นเพื่อแทรก DNA แต่การพัฒนาเพิ่มเติมใน HD ทำให้สามารถแทรก RNA โปรตีน และโอลิโกนิวคลีโอไทด์สั้นๆ เข้าไปในเซลล์ได้[ 6 ]
แอปพลิเคชัน
การพัฒนาวิธีการส่งแบบไฮโดรไดนามิกช่วยให้สามารถศึกษาการทดลองในร่างกายได้ด้วยวิธีอื่น วิธีนี้แสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก โดยไม่มีความเสี่ยงและภาวะแทรกซ้อนที่อาจเกิดขึ้นจากการถ่ายโอนไวรัส[ 7 ]การประยุกต์ใช้การศึกษาเหล่านี้ ได้แก่ การทดสอบองค์ประกอบควบคุม การสร้างแอนติบอดี การวิเคราะห์เทคนิคการบำบัดยีน และการพัฒนารูปแบบจำลองสำหรับโรคต่างๆ[ 8 ]โดยทั่วไป ยีนจะถูกแสดงออกในตับ แต่ขั้นตอนสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อแสดงออกยีนในไต ปอด กล้ามเนื้อ หัวใจ และตับอ่อน[ 2 ]
การบำบัดด้วยยีน
การส่งสารแบบไฮโดรไดนามิกถูกนำมาใช้เพื่อแทรกยีนเพื่อต่อสู้กับโรคทางพันธุกรรม เนื่องจาก HD มุ่งเน้นไปที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก เช่น หนูเป็นหลัก การประยุกต์ใช้ในมนุษย์จึงมีจำกัด การวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่กำลังเพิ่มการประยุกต์ใช้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่และการศึกษาทางคลินิกในอนาคต เทคนิคการนำทางด้วยภาพโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถสอดเข็มหรือสายสวนเข้าไปในตำแหน่งที่แม่นยำ ในขณะที่อุปกรณ์ฉีดอัตโนมัติจะตรวจสอบและปรับแรงดันที่จำเป็นสำหรับการส่งผ่านยีนอย่างเหมาะสม[ 9 ]ด้วยการฉีดที่แม่นยำยิ่งขึ้น ปริมาณสารละลาย DNA สามารถลดลงเหลือประมาณ 1% ของน้ำหนักตัวของสิ่งมีชีวิต[ 3 ]
โดยการใช้สายสวนเพื่อฉีด ศัลยแพทย์สามารถแสดงยีนในอวัยวะอื่นที่ไม่ใช่ตับได้ การวางสายสวนในตำแหน่งอื่นทำให้สารละลาย DNA สามารถเข้าถึงเป้าหมายได้ แม้ว่ายีนจะยังคงแสดงออกในตับก็ตาม[ 3 ]
การพัฒนาสิ่งมีชีวิตต้นแบบ
การส่งดีเอ็นเอแบบไฮโดรไดนามิกเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับการสร้างระบบจำลองโรคในมนุษย์ การใช้เทคนิคนี้ ห้องปฏิบัติการสามารถศึกษาโรคทางพันธุกรรมในร่างกายได้ การศึกษาสามารถแทรกยีนก่อมะเร็งเข้าไปในสัตว์ทดลองเพื่อศึกษาการรักษา[ 4 ] [ 10 ]นอกจากการถ่ายโอนยีนแล้ว HD ยังแสดงให้เห็นว่าได้ผลในเซลล์มะเร็งด้วย[ 3 ] เซลล์ มะเร็งที่แพร่กระจายสามารถส่งไปยังสิ่งมีชีวิตจำลองได้สำเร็จเพื่อศึกษาโรคมะเร็งเฉพาะ[ 3 ] [ 4 ]
วิธีการถ่ายทอดยีนแบบไม่ใช้ไวรัสทางเลือก
สามารถใช้วิธีการอื่นในการแทรกยีนเข้าไปในสิ่งมีชีวิตโดยไม่ต้องใช้เวกเตอร์ไวรัส ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นเทคนิคทางกายภาพและทางเคมี[ 2 ] [ 7 ]
วิธีการทางกายภาพ:
วิธีทางเคมี:
- ลิปิดประจุบวก
- พอลิเมอร์ประจุบวก
- เวกเตอร์ที่ใช้เดนไดรเมอร์
- เวกเตอร์ที่ใช้โพลีเปปไทด์
- อนุภาคนาโนอนินทรีย์ โพลีเมอร์ และลิปิด
- สารลดแรงตึงผิวเจมินี