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Transfección óptica

La transfección óptica es una técnica biomédica que consiste en introducir ácidos nucleicos (es decir, material genético como el ADN ) en las células mediante luz. Todas las células están rodeadas por una membrana plasmática , que impide que muchas sustancias entren o salgan de la célula. Se pueden utilizar láseres para quemar un pequeño orificio en esta membrana, lo que permite la entrada de sustancias. Esto resulta tremendamente útil para los biólogos que estudian enfermedades, ya que un requisito experimental común es introducir cosas (como el ADN) en las células.

Por lo general, se enfoca un láser en un punto de difracción limitado (de aproximadamente 1 μm de diámetro) utilizando un objetivo de microscopio de alta apertura numérica . Luego, la membrana plasmática de una célula se expone a esta luz altamente enfocada durante una pequeña cantidad de tiempo (normalmente decenas de milisegundos a segundos), lo que genera un poro transitorio en la membrana. La generación de un fotoporo [ verifique la ortografía ] permite que el ADN plasmídico exógeno , el ARN , los fluoróforos orgánicos u objetos más grandes, como nanopuntos cuánticos semiconductores , ingresen a la célula. En esta técnica, se trata una célula a la vez, lo que la hace particularmente útil para el análisis de células individuales.

Esta técnica fue demostrada por primera vez en 1984 por Tsukakoshi et al., quienes utilizaron un Nd:YAG de frecuencia triplicada para generar una transfección estable y transitoria de células normales de riñón de rata. [1] Desde entonces, se ha demostrado la transfección óptica de una gran cantidad de tipos de células de mamíferos utilizando una variedad de fuentes de láser, incluidas la onda continua (cw) de 405 nm, [2] la onda continua de 488 nm, [3] o fuentes pulsadas como el Ti:Sapphire pulsado con femtosegundos de 800 nm [4] [5 ] [6] [7 ] [ 8 ] [9 ] [10] [11] [12] [13] o el Nd:YAG pulsado con nanosegundos de 1064 nm. [14] [15]

Terminología

El significado del término transfección ha evolucionado. [16] El significado original de transfección era "infección por transformación", es decir , la introducción de ADN (o ARN) de un virus o bacteriófago que infecta a procariotas en las células, lo que da como resultado una infección. Debido a que el término transformación tenía otro sentido en la biología celular animal (un cambio genético que permite la propagación a largo plazo en cultivo, o la adquisición de propiedades típicas de las células cancerosas), el término transfección adquirió, para las células animales, su significado actual de un cambio en las propiedades celulares causado por la introducción de ADN (u otras especies de ácidos nucleicos como ARN o ARNi ).

Debido a esta estricta definición de transfección , la transfección óptica también se refiere únicamente a la introducción de especies de ácidos nucleicos. La introducción de otros compuestos impermeables en una célula, como fluoróforos orgánicos o nanopuntos cuánticos semiconductores , no es estrictamente "transfección" y, por lo tanto, se la denomina "inyección óptica" o uno de los muchos otros términos que se describen actualmente.

La falta de un nombre unificado para esta tecnología hace que sea muy difícil revisar la literatura sobre el tema. [17] La ​​inyección óptica se ha descrito utilizando más de una docena de nombres o frases diferentes (ver listas con viñetas a continuación). Algunas tendencias en la literatura son claras. El primer término de la técnica es invariablemente una derivación de la palabra láser, óptico o foto, y el segundo término generalmente se refiere a inyección, transfección, poración, perforación o punción. Como muchas perturbaciones celulares, cuando una sola célula o grupo de células se trata con un láser, pueden suceder tres cosas: la célula muere (sobredosis), la membrana celular se permeabiliza, entran sustancias y la célula se recupera (dosis terapéutica), o no sucede nada (dosis insuficiente). Ha habido sugerencias en la literatura para reservar el término optoinyección para cuando se administra una dosis terapéutica sobre una sola célula, [18] [19] [20] y el término optoporación para cuando una onda de choque generada por láser trata un grupo de muchas células (de decenas a centenas). [18] [19] [14] [20] La primera definición de optoinyección no genera controversia. Sin embargo, la definición de optoporación no ha sido adoptada, y hay un número similar de referencias que utilizan el término para denotar la dosificación de células individuales [3] [5] [15] [21] que aquellas que utilizan el término para denotar la dosificación simultánea de grupos de muchas células [18] [19] [14] [20]

En la situación actual del campo, los autores de un artículo de revisión sobre el tema [17] opinan que el término optoinyección siempre debe incluirse como palabra clave en futuras publicaciones, independientemente de sus propias preferencias de nombres.

Términos acordados por consenso

Términos bajo deliberación

Parte de lo anterior fue reproducido con permiso de. [17]

Métodos

Un protocolo típico de transfección óptica es el siguiente: [11] 1) Construir un sistema de pinzas ópticas con un objetivo de NA alto 2) Cultivar células hasta una confluencia del 50-60 % 3) Exponer las células a al menos 10 μg/mL de ADN plasmídico 4) Dosificar la membrana plasmática de cada célula con 10-40 ms de láser enfocado, a una potencia de <100 mW en el foco 5) Observar la transfección transitoria 24-96 h después 6) Añadir medio selectivo si se desea la generación de colonias estables

Véase también

Referencias

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