استفاده از نانوذرات برای وارد کردن DNA و پروتئین به سلول گیاهی

یک گروه تحقیقاتی با استفاده از نانوذرات سیلیکای متخلخل موفق به وارد کردن پروتئین به‌درون سلول گیاهی شده است. به‌دلیل وجود دیواره سلولی در سلول‌های گیاهی وارد کردن پروتئین‌ به آنها کاری چالش برانگیز است.  

فناوری نانو توانسته است روی علوم گیاهی تاثیر بسزایی گذارد این اثر در تحقیقات ژنوم و بهبود گونه‌ها دیده می‌شود. به‌طور کلی فناوری نانو می‌تواند تاثیر شگرفی روی کشاورزی داشته باشد.

بیشتر کارهای انجام شده در این حوزه، با استفاده از نانوذرات صورت گرفته است این کارها طی فرآیند انفعالی که کنترل زیادی روی آن وجود ندارد انجام شده است. سلول‌های گیاهی با جانوری تفاوت زیادی دارند برای مثال اطراف سلول‌های گیاهی دیواره‌ای وجود دارد که به آن استحکام مکانیکی و ساختاری می‌دهد. پژوهشگران از نانوذرات به‌عنوان حامل دارو یا دی‌ان‌ای استفاده می‌کنند در این میان وجود دیواره سلولی مانع بزرگی برای آنها محسوب می‌شود.

در سال 2007 مقاله‌ای تحت عنوانBiolistic guns to shoot nanoparticle bullets into plant cells به چاپ رسید که در آن چگونگی استفاده از نانوذرات سیلیکای حفره‌دار به عنوان حامل گزارش شده بود. محققان این پروژه درون این نانوذرات را با دارو یا دی‌ان‌ای پر کردند و تحت فرآیندی موسوم به بیولیستیک (مخفف پرتابگر زیستی) این نانوذرات را به‌درون سلول وارد کردند این روش نسبت به روش‌های پیشین بسیار ساده‌تر بود.

همین گروه تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی آیوا از این روش برای وارد کردن زیست‌مولکول‌ها به‌درون سلول‌های گیاهی استفاده کردند. آنها نتایج کار خود را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Gold Functionalized Mesoporous Silica Nanoparticle Mediated Protein and DNA Codelivery to Plant Cells Via the Biolistic Method در نشریه Advanced Functional Materials به چاپ رساندند. این گروه تحقیقاتی برای اولین بار نشان دادند که چگونه می‌توان از نانوذرات حفره‌دار سیلیکا که با طلا عامل‌دار شده برای غلبه بر دیوار سلولی استفاده کرد.

وانگ از محققان این پروژه می‌گوید نانوذرات اصلاح شده می‌تواند به‌عنوان ابزاری برای ارتباط میان نانوزیست فناوری و علوم گیاهی باشد. ما در این پروژه نشان دادیم که می‌توان از نانوذرات اصلاح شده برای این کار استفاده کرد. برای این منظور از روش بیولیستیک استفاده شد به‌صورتی که این روش به‌صورت یک تفنگ ژنی نانوذرات حاوی مواد مورد نظر را به‌سوی سلول گیاهی شلیک کرده و با این کار بر مشکل وجود این دیواره غلبه می‌شود.

هرچند وارد کردن دی‌ان‌ای به سلول گیاهی با روش‌های مختلف امکان پذیر است اما وارد کردن پروتئین‌ها کاری چالش برانگیز است تاکنون کسی موفق به وارد کردن پروتئین با روش‌های مبتنی بر نانوذرات نشده است. این گروه تحقیقاتی موفق شده با استفاده از نانوذرات اصلاح شده نه تنها دی‌ان‌ای بلکه پروتئین‌ها را نیز به‌درون سلول گیاهی وارد کند.