(Phys.org) —Onderzoekers van het Instituut voor Voedsel- en Landbouwwetenschappen van de Universiteit van Florida namen wat sommigen zouden beschouwen als afval en maakten er een opmerkelijk wetenschappelijk instrument van, een die ooit zou kunnen helpen om genetische aandoeningen te corrigeren of kanker te behandelen zonder de vervelende bijwerkingen van chemotherapie.

Wilfred Vermerris, een universitair hoofddocent in de afdeling microbiologie en celwetenschap van UF, en Elena Tien, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker, gemaakt van plantaardig afval een nieuwe nanobuis, een die veel flexibeler is dan de stijve koolstofnanobuisjes die momenteel worden gebruikt. De onderzoekers zeggen dat de lignine-nanobuisjes - ongeveer 500 keer kleiner dan een menselijke wimper - DNA rechtstreeks in de kern van menselijke cellen in weefselkweek kunnen afleveren, waar dit DNA vervolgens genetische aandoeningen zou kunnen corrigeren. Er wordt momenteel geëxperimenteerd met DNA-injectie met koolstofnanobuisjes, ook.

"Dat was een verrassend resultaat, "Zei Vermerris. "Als je dit bij echte mensen kunt doen, kun je defecte genen repareren die ziektesymptomen veroorzaken en deze vervangen door functioneel DNA dat met deze nanobuisjes wordt geleverd."

Het nanobuisje is gemaakt van lignine uit plantaardig materiaal dat is verkregen uit een proeffabriek voor UF-biobrandstoffen in Perry, Fla. Lignine is een integraal onderdeel van de secundaire celwanden van planten en zorgt voor waterbeweging van de wortels naar de bladeren, maar het wordt niet gebruikt om biobrandstoffen te maken en zou anders worden verbrand om warmte of elektriciteit op te wekken in de biobrandstoffabriek. De lignine nanobuisjes kunnen gemaakt worden van verschillende plantenresten, inclusief sorgho, populier, loblolly dennen en suikerriet.

De onderzoekers testten eerst of de nanobuisjes giftig waren voor menselijke cellen en waren verrast toen ze ontdekten dat ze minder waren dan koolstofnanobuisjes. Dus, ze zouden een hogere dosis medicijn kunnen afgeven aan het menselijke celweefsel. Daarna onderzochten ze of de nanobuisjes plasmide-DNA konden afleveren aan dezelfde cellen en dat was succesvol, te. Een plasmide is een klein DNA-molecuul dat fysiek gescheiden is van, en kan onafhankelijk repliceren, chromosomaal DNA in een cel.

"Het is geen erg vlotte weg omdat we verschillende experimenten moesten proberen om de resultaten te bevestigen. ' zei Tien. 'Maar het was erg vruchtbaar.'

Bij genetische aandoeningen kan de nanobuis zou worden geladen met een functionerende kopie van een gen, en in het lichaam geïnjecteerd, waar het zich zou richten op het aangetaste weefsel, die vervolgens het ontbrekende eiwit maakt en de genetische aandoening corrigeert.

Hoewel Vermerris waarschuwde dat behandeling bij mensen nog vele jaren verwijderd is, Een van de aandoeningen die deze gendragende nanobuisjes zouden kunnen corrigeren, zijn onder meer cystische fibrose en spierdystrofie. Maar, hij voegde toe, dat patiënten continu het corrigerende DNA via nanobuisjes zouden moeten innemen.

Een andere toepassing die wordt overwogen, is het gebruik van de lignine-nanobuisjes voor de toediening van chemotherapiemedicijnen bij kankerpatiënten. De nanobuisjes zouden ervoor zorgen dat de medicijnen alleen de tumor bereiken zonder gezonde weefsels aan te tasten.

Vermerris zei dat ze verschillende soorten nanobuisjes hebben gemaakt, afhankelijk van het experiment. Ze zouden ook nanobuisjes kunnen aanpassen aan de specifieke behoeften van een patiënt, een proces dat maatwerk wordt genoemd.

"Je kunt het zien als een ladekast en, afhankelijk van de toepassing, je opent een lade of gebruikt materialen uit een andere lade om dingen precies goed te krijgen voor je specifieke toepassing, " zei hij. "Het is niet erg moeilijk om de aanpassing te doen."

De volgende stap in het onderzoeksproces is dat Vermerris en Ten experimenten op muizen beginnen. Ze zitten in het aanvraagproces voor die experimenten, die enkele jaren in beslag zou nemen. Als die succes hebben, vergunningen zouden moeten worden verkregen voor hun medische schoolcollega's om onderzoek te doen bij menselijke patiënten, waarbij Vermerris en Ten de nanobuisjes voor dat onderzoek leverden.

"We zijn ver verwijderd van dat punt, "Zei Vermerris. "Dat is het optimistische traject op lange termijn."

Het werk is een samenwerking met collega's van het UF College of Engineering en het College of Medicine, waaronder artsen Arun Srivastava, Chen Ling en Amelia Dempere. Het werd gefinancierd, gedeeltelijk, door een subsidie ​​van $ 5,4 miljoen van het Amerikaanse ministerie van Landbouw, samen met ondersteuning van UF/IFAS, Volksgezondheidsdienst, de nationale gezondheidsinstituten, het Children's Miracle Network, de UF Clinical and Translational Science Institute Pilot Trainee Project Award, Alex's Lemonade Stand Foundation for Childhood Cancer en Bankhead-Colely Cancer Research Program.

Een paper over hun bevindingen werd in februari gepubliceerd in het tijdschrift Biomacromoleculen .