緑色鉄ナノ粒子を用いたオクラの形質転換のための磁気感染アプローチ | 北京アジャイルリフトベンチャーズグループ株式会社

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16568 (2022) この記事を引用

1857 アクセス

4 オルトメトリック

メトリクスの詳細

気候変動、殺虫剤耐性、新しい植物品種の開発の必要性により、バイオ技術者はトランスジェニック植物を生産するための新しい解決策を見つける必要に迫られています。過去 10 年間にわたり、科学者たちは植物への DNA 送達システムを開発するために、緑色の金属ナノ粒子の開発に取り組んできました。現在の研究では、Camellia sinensis (緑茶) の葉抽出物と塩化鉄 (FeCl3) を使用して緑色の鉄ナノ粒子が合成され、UV-VIS 分光法、FTIR、SEM、TEM を使用して特性評価と確認が行われました。これらのナノ粒子を使用して、さまざまな磁気感染因子を組み合わせたオクラ植物の遺伝子形質転換の新しい方法が開発されました。最大の遺伝子形質転換効率は、混合物 (プラスミド DNA、鉄ナノ粒子、および種子胚) を 800 rpm で 5 時間回転させることにより、DNA と鉄ナノ粒子の比率 1:20 で観察されました。このアプローチを使用して、GFP (緑色蛍光タンパク質) 遺伝子の形質転換が Abelmoschus esculentus (オクラ植物) で成功裏に実行されました。 DNA形質転換は、レーザー走査型共焦点顕微鏡(LSCM)およびPCRによって導入遺伝子GFPの発現を観察することによって確認した。この方法は非常に経済的で適応性があり、遺伝子型に依存せず、環境に優しく、時間も節約できます。私たちは、このアプローチが病原体に対する植物の収量と免疫の課題に対処するための潜在的な解決策になる可能性があると推測しています。

医学の進歩と薬物の広範な使用により、ヒトおよび植物の病原体に耐性が生じました。したがって、変化する気候にも耐えることができ、病原体の攻撃に抵抗できる新しいトランスジェニック作物品種を開発する必要がある。ただし、外来 DNA を植物にうまく導入できる正確な方法が必要です。この点に関して、19 世紀にわたって、銃銃法 (遺伝子銃)1、エレクトロポレーション 2、ソノポレーション 3、トランスフェクション 4、マグネフェクション 5、プロトプラスト融合 6、マイクロインジェクション 7、真空浸潤 8、およびアグロバクテリウム媒介形質転換 9 などのような遺伝子形質転換の多くの方法が開発されてきました。あらゆる遺伝子形質転換法には、化学的、物理的、生物学的のいずれであっても、一定の制限があります10。たとえば、エレクトロポレーションは DNA に損傷を与えたり、DNA の完全性を失ったりする可能性があります 11。同様に、アグロバクテリウムを介した形質転換は、標的特異的な方法ではありません 12。これらすべての制限により、生物学者は DNA 送達のための新しいソリューションを目的とするようになりました。

世界中で、さまざまな遺伝子組み換え植物の環境リスク評価に関して高い懸念が高まっています13。したがって、リスクを最小限に抑える手法に移行することが重要です。過去 10 年以来、緑色鉄ナノ粒子 (GINP) が合成され、医療、抗菌活性、公害防止、アゾ染料分解などのさまざまな分野で使用されています 14、15、16、17。グリーン合成は、経済的および環境的利点をもたらすため、化学的および物理的方法に代わる方法です18。しかし、人間の病気を治療するための遺伝子形質転換におけるその使用は非常に新しいものです19。 GINP は、DNA 送達システムの開発に使用できる DNA 結合能力を持っています 20,21。実際、このシステムは、植物および腫瘍細胞の遺伝子形質転換にマグネトフェクション技術を使用しています22。

最近、金属ナノ粒子の安定性を高めるため、植物抽出物が GINP の合成に広く使用されています 23。バレンタイン V. 他酸化鉄ナノ粒子の生合成の研究において、有機酸（クエン酸やシュウ酸など）の存在が主に鉄ナノ粒子の安定化に役立ち、これらの有機酸を有する植物が非常に安定な鉄ナノ粒子を生成できることを示唆しました24。植物抽出物には多くの有機化合物（フラボノイド、アルカロイド、サポニンなど）が存在し、GINP への溶解性と適合性を高めます 25。これらに加えて、GINP は環境毒性のリスクを軽減します。金属粒子を他の非生分解性ポリマーでコーティングすると有害になる可能性があるためです26。したがって、植物抽出物を使用して調製され、植物の DNA 送達システムとして使用される金属ナノ粒子は、合成ポリマーで調製された磁性ナノ粒子 (MNP) と比較してはるかに効率的です。

現在の研究では、Camellia sinensis の葉抽出物を使用して GINP を調製しました。 Magnetofection の最適化は、GINP を介した DNA 送達を強化するために行われました。我々は、Abelmoschus esculentus (Okra) における GFP 遺伝子の形質転換に成功しました。緑茶葉が研究に使用されたのは、安定した鉄ナノ粒子の生成を助ける有機酸（クエン酸やシュウ酸など）が含まれているためです。農業に革命を起こすために、この新しい方法を使用して植物に遺伝子を導入することができます。

緑茶の葉はアリフ・アーメッド氏（パンジャブ大学植物園）からご提供いただき、オクラの種子はアティフ・カムラン博士（パンジャブ大学植物学部種子センター）のご厚意により提供していただきました。この研究で説明されている植物材料に関するすべての実験研究は、関連する制度的、国内的、国際的なガイドラインおよび法律に準拠しています。

鉄ナノ粒子は、Wang et al. によって記載された方法を使用して合成され、特性評価されました。若干の変更を加えた27。 GINP の調製では、緑茶植物 (C. sinensis) の乾燥葉 (2 g) を 100 mL の脱イオンオートクレーブ水に混合/浸漬しました。混合物を水浴中80℃で20分間加熱し、ワットマン濾紙No.1で濾過した。その後、100 mL の脱イオンオートクレーブ水中の 0.1 M 塩化鉄 (FeCl3) 水溶液を調製しました。その後、緑茶溶液の濾液とFeCl3溶液を等体積割合で混合した。最後に、鉄ナノ粒子を得るために、混合物を 15,000 rpm で 15 分間遠心分離しました。塗布するために、ペレットを脱イオンオートクレーブ水で洗浄しました (図 1a ～ c)。

GNP の準備。 (a) 緑茶葉抽出物、0.1 M FeCl3 溶液、および鉄ナノ粒子。 (b、c) 遠心分離後の合成鉄ナノ粒子ペレット。

最初の同定のために、得られたナノ粒子を紫外可視分光法（紫外可視分光法）に供した28。確認のために、FTIR (フーリエ変換赤外分光法)、SEM (走査型電子顕微鏡)、および TEM (透過型電子顕微鏡) を使用してナノ粒子を分析しました。

鉄ナノ粒子の細胞毒性分析のために MTT アッセイを実施しました。この目的のために、J774 細胞を 96 ウェルプレートで増殖させました。 Tween 80 でコーティングされた鉄ナノ粒子を規定の濃度 (25、100、200、300、400、および 500 μg/mL) で細胞に添加し、3 時間および 6 時間インキュベートしました。インキュベーション後、培地を廃棄し、滅菌リン酸緩衝生理食塩水で十分に洗浄した後、ウェル当たり90μLの新鮮な培地を細胞に加えた。次に、10 μL (5 mg/mL ストック) の MTT 試薬 (3-(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド) をウェルに添加し、プレートをインキュベーター内で 6 時間インキュベートしました。。インキュベーション後、培地をウェルから捨て、ジメチルスルホキシド１００μＬを添加して、形成されたホルマザン結晶を可溶化した。次に、酵素結合免疫吸着アッセイリーダーで 490 nm で読み取りを行い、650 nm でのプレート吸光度を減算しました 29。細胞の生存率は、コントロールウェルの平均吸光度に対する 3 回の測定値の平均吸光度の比として計算されました。

提示された研究では、修飾された GFP 遺伝子を保持する pBIN.35 s-mgfp5-ER (図 S1) プラスミドが使用されました 30。 GFP は 717 bp のレポーター遺伝子で、UV (395 nm) または波長 437 nm の青色光で視覚化できます。そのプロモーターレポーター名は CaMV:GFP であり、その選択はカナマイシン (SnapGene) です。

オクラの種子を一晩水に浸し、5% 次亜塩素酸ナトリウムで 20 分間表面殺菌しました。胚を得るために、種子の皮を取り除きました（図2a〜c）。

変換手順の概略図。 (a) オクラ種子の発芽。 (b) 胚の分離。 (c) 分離された胚。 (d) プラスミド-鉄ナノ粒子複合体の形成。（e）MS培地中での胚のインキュベーション。 (f) 撮影メディア内の胚。 (g) 発根培地中の植物。 (h) 15 日後の植物。 (i) 植物のさまざまな段階。

プラスミド（pBIN.35 s-mgfp-ER）-鉄ナノ粒子複合体の形成のために、プラスミドおよびナノ粒子をエッペンドルフに取り、混合し、室温で10分間保持した。単離された胚は、プラスミド-鉄ナノ粒子複合体を含む1.5 mLチューブに浸されました（図2d）。磁場を与えるために、磁気ビーズ (Thermo Scientific™ Nalgene™ -2.125 インチ磁気ビーズ、カタログ番号: DS6630-0250) が入ったビーカーにエッペンドルフを吊り下げました。ビーカーを特定の rpm および時間でマグネチックスターラー内に置きました (図 3)。

マグネトフェクション: GINP を使用した DNA 送達の図。

DNA ナノ粒子比 (DNR)、磁場時間 (磁気感染に使用)、および 1 分あたりの回転数 (rpm) の 3 つの要素を念頭に置き、10 回の反復で 27 回の処理を設計しました。各処理は、DNR、rpm、および磁場時間の異なる組み合わせにさらされました (表 1)。

エッペンドルフ (GINP とオクラの胚を含む) をビーカーに吊るしました。ビーカーをマグネティックスターラー上に置き、磁場を与え、特定の回転数と時間で撹拌しました。このイラストは、オンライン BioRender ツール (https://biorender.com/) を使用して作成されました。

カナマイシンを含む MS (Murashige and Skoog) 培地を使用して、組織培養チューブを使用して胚を成長させました。胚を層流気流の滅菌条件下で基礎培地に配置しました（図2e）。その後、チューブを植物成長チャンバー内で28℃で21日間インキュベートしました（図2f-i）。発芽後、オクラ植物中のGFPの存在は、レーザー走査型共焦点顕微鏡（LSCM）（図4a、b）を使用し、ポリメラーゼ連鎖反応によるGFP（図4cおよび図S2）遺伝子の増幅によってチェックされました（図4cおよび図S2）。 PCR）。

レーザー走査型共焦点顕微鏡および PCR による GFP 遺伝子形質転換の確認 (a、b)。トランスジェニックオクラ植物の緑色蛍光により、遺伝子導入とその GFP 遺伝子発現の成功が確認されました。 (c) PCR アンプリコンも、GFP 遺伝子の送達を確認する DNA ラダーと比較して 200 bp に対応しました。

DNA の増幅では、mgfp5 遺伝子の最初の 200 bp を増幅するために、特異的なプライマー (順方向: 5'-ATGAGTAAAGGAGAAGAA-3'、逆方向: 3'-CATAAGAGAAAGTAGTG-5') を設計しました。 PCR 用に、3 μL (20 ng/μL) テンプレート DNA、2.5 μL 10 × Taq ポリメラーゼバッファー (Fermentas、MA、USA)、2.5 μL dNTP (2 mM)、MgCl2 ( 1.5 mM）、2 μL のフォワードおよびリバースプライマー、および 0.25 μl Taq ポリメラーゼ（Fermentas、MA、米国）。

サーモサイクラーは、94 °C で 2 分間の初期分解に続いて 35 サイクル (94 °C で 30 秒、58 °C で 30 分間、および 72 °C で 45 秒) するようにプログラムされました。最後の伸長は 72 °C で 10 分間行われました。確認のために、PCRアンプリコンを1％アガロースゲル（臭化エチジウム; 0.5μg/mL）上で実行し、デジタルゲルドキュメンテーションシステムを使用してDNAバンドを観察しました（図4c）。

270 個の胚のデータを分散分析 (ANOVA) (図 5) にかけ、続いてソフトウェア Statistix 8.1 (https://www.statistix. com/）。 GINP サイズは、ImageJ (https://imagej.net) を利用して TEM 画像を使用して測定し、サイズの頻度は OriginLab (https://www.originlab.com) を使用して計算しました。

遺伝子導入に対するさまざまな治療の影響。 3 つの要素: DNA 対ナノ粒子比 (DNR)、磁気感染時間 (h)、および 1 分あたりの回転数 (rpm)。処理番号 14 では、1:20 の割合の DNR、800 rpm で 5 時間の磁気感染を含む、最も多くのトランスジェニック植物が得られました。

UV-VIS分光法の検査（図6a）では、鉄ナノ粒子は、鉄ナノ粒子の形成を裏付ける350〜450 nmのスペクトルを示しました。緑色鉄ナノ粒子のFTIR（フーリエ変換赤外分光法）スペクトルを（図6b）に示します。

緑色鉄ナノ粒子の UV-VIS (a) および FTIR (b) スペクトル。 (a) グリーン鉄ナノ粒子の吸光度は 395 nm で最大であり、その範囲はサンプル内に Fe-Cl 複合体が存在することを裏付けています 16。 (b) ナノ粒子の FTIR スペクトルは、3410、2924、2050、1633、1041、671、および 599 cm-1 にバンドの存在を示します。

ナノ粒子の FTIR スペクトルは、3410、2924、2050、1633、1041、671、および 599 cm-1 にバンドの存在を示します。前述のバンドは、NH 伸縮、-CH、N=C、C=C、および C-Cl 結合によるものである可能性があります。スペクトルのフィンガープリント領域 (1041、671、および 599 cm-1) に C-Cl 結合が存在することから、FeCl3 と緑茶抽出物との結合が確認されます。図7cに示すように、GINPサイズの最高頻度は7.5〜12.5 nmでした。 SEMおよびTEMの顕微鏡写真を(図7a、b)に示します。

GINP の SEM および TEM 分析と GINP のサイズ分布。 (a) は SEM を示し、(b) は GINP の TEM 分析を強調表示します。 (c) ヒストグラムは、GINP のサイズが 5 ～ 40 nm の範囲であることを示しています。ただし、最高周波数は 7.5 ～ 12.5 nm の間でした。

MTT アッセイの結果は、平均サイズ 30 nm の GINP に 3 時間および 6 時間曝露した細胞は、時間依存性および濃度依存性の細胞毒性を引き起こすことを実証しました。 25 μg/mL の濃度では、3 時間および 6 時間での細胞の生存率はそれぞれ 100% と 95% でした。 GINP の濃度が増加するにつれて (25、100、200、300、400、および 500 μg/mL)、生存率は 3 時間で 100% から約 75% に減少しました。細胞を25および100μg/mLの同じ濃度のGINPとともに6時間インキュベートした場合、細胞生存率は3時間の場合と同様でした。対照的に、200 μg/mL 以上の濃度では、生存率は 55 ～ 65% の範囲で大幅に減少しました (図 8)。

GNP の細胞毒性分析。 MTT アッセイによって測定された、J774 細胞の細胞増殖および生存率に対する超常磁性酸化鉄ナノ粒子の効果。 3 時間および 6 時間のインキュベーション後にナノ粒子の濃度依存性の細胞毒性効果を評価しました。結果は、平均値±平均値の標準誤差として表されます。 *対照との有意差 (P < 0.05)。

処理番号 2 からの植物への GFP 遺伝子の送達。１４は、ＤＮＡラダーと比較して、ＰＣＲアンプリコンのサイズが標的サイズ（２００ｂｐ）に対応することが確認された（図４ｃ）。植物で発現すると、LSCM で観察すると GFP は緑色の蛍光を発します。私たちの研究では、LSCMはオクラ植物の緑色蛍光を確認しました（図4b）。ただし、LSCMで調査した場合、対照植物には緑色蛍光はありませんでした（図4a）。

統計分析の結果、治療法は 1 番であることがわかりました。 14 (20 μL 鉄ナノ粒子溶液あたり 1 μL DNA、800 rpm で 5 時間磁場を与えた) が最大数のトランスジェニック植物を生成しました。つまり、10 個中 9 個がトランスジェニックでした (図 5)。磁気感染の時間と回転数が高いため、トランスジェニック植物の生産量が低下しました。 DNR が大きくても、植物への遺伝子送達は増加しませんでした。

治療番号 2 からの最良の変化を観察した後、図１４に示すように、処理番号１を施した３０本のオクラ植物を用いて実験を再度行った。 14、つまり、20 μL の鉄ナノ粒子溶液あたり 1 μL の DNA、800 rpm で 5 時間磁場を与え、上記と同じ発芽手順に従います。得られた結果は、30 植物中 27 植物がトランスジェニックであり、90% の成功率を示しました。

植物の遺伝子工学は作物の改良に新たな方向性を切り開き、世界の農業産業の進歩を加速させています。これまで、遺伝子形質転換のために多くの方法が導入されてきましたが、それぞれの方法には独自の制限があります 31,32。金属ナノ粒子の助けを借りた遺伝子送達は、バイオテクノロジー分野における新しいアプローチです。ただし、これらの金属ナノ粒子は、ポリマーまたはその他のコーティング材料を使用して以前に合成されていました 33,34。いくつかの報告は、ナノ粒子媒介薬物送達システムにおけるポリマーの使用によって引き起こされる毒性を示している 35、36、37。本研究では、環境に優しく、毒性が低く、安定性が高く、費用対効果が高い（高エネルギー機械や高価な化学薬品の代わりに植物が使用されるため）グリーン合成法をナノ粒子の製造に使用しました。とりわけ、グリーン合成は 1 ステップの生物還元プロセスであるため、時間が節約されます (図 9)38。

植物によるプラスミド-ナノ粒子複合体の取り込みを示す模式図。

動物、植物、人間における分子輸送体としてのナノ粒子の使用。遺伝子治療と癌治療のためのナノマテリアルは以前の研究で報告されています。強調された例には次のようなものがあります。損傷した細胞のアポトーシスを引き起こし、周囲の細胞が影響を受けないよう保護するポロロケキナーゼ-1（PKL1）をサイレンシングするためのAu-NP（金ナノ粒子）の使用。別の研究では、骨髄由来間葉細胞 (MSC) への Au-NP 送達を強化します 39,40,41。ペンら。 Au-NP42のコーティングにはラクトフェリンから抽出した抗菌ペプチドを使用しました。志ら。 In vitro で腫瘍の多剤耐性を克服するために、microRNA21 (mir21) とアドリアマイシン (抗がん剤) の送達に酸化グラフェン (GO) ナノ粒子を使用しました 43。最近、「グリーンアプローチ」を使用して、超常磁性酸化鉄ナノ粒子（SPION）をステビア植物抽出物でコーティングしました44。グリーンアプローチによって生成されたナノ粒子は、毒性が低く、生体適合性があり、機能的にも優れています。

我々は、GINP を使用した遺伝子送達のためのマグネトフェクション法の最適化に成功しました。鉄(III)は細胞に損傷を与えることなくDNAに容易に結合することができ、この特性はバイオテクノロジー学者の遺伝子形質転換法の開発に役立ちます45。ただし、この目的のためには、適切な磁気感染時間、特定の回転数、および固定 DNR が必要です。重要なことに、我々の結果は、遺伝子送達を介して最大数のトランスジェニック植物を生産するには、1:20 DNR、800 rpm、5 時間の条件が最適であることを示しました。これとは対照的に、回転数と時間が高くなると、トランスジェニック植物の数が減少しました。研究の中で、Lai と Singh46 は、鉄は磁場の存在下でフェントン反応を開始し、DNA 損傷を引き起こす可能性があると結論付けました。したがって、これが、磁場に長時間さらされると、得られるトランスジェニック植物の数が少なくなる理由である可能性があります。

ナノ粒子のサイズもトランスフェクションにとって重要であり、サイズが小さいナノ粒子は遺伝子送達により効率的です 47,48。並行して、Wang et al.49 は、遺伝子送達用の小さいサイズ (100 ～ 200 nm) のキトサンナノ粒子を製造するためにイオンゲル化法を使用しました。ただし、我々の研究では、GINP の平均サイズは 6 nm ～ 40 nm であり、トランスフェクションの信頼性がより高い 7.5 nm ～ 12.5 nm で最も高い頻度が観察されました。

これまで、作物改良のための植物への遺伝子送達のためのナノ粒子の使用に関する多くの研究が行われてきました50,51。デミラーら。彼らの研究では、植物に導入遺伝子を組み込むことなく、高効率で毒性や組織損傷を伴わない DNA 送達を可能にするナノマテリアルベースの送達システムを発表しました 52。実際、植物への従来の遺伝子送達方法を簡単に置き換えることができます53。 GINP を介したこの遺伝子送達方法は、有望な一貫した結果を示し、従来の遺伝子送達システムよりも高い生存率を備えた安定した系統を生産するだけでなく、さまざまな植物種の難解な遺伝子伝達の制限を克服する能力も備えています。したがって、私たちが新しく開発した方法は、無毒で費用対効果が高いため、非常に短時間で安全に作物を改良するために簡単に使用できます。このアプローチにより、植物の非生物的制限に対処することも可能になり、最終的には不利な環境条件での栽培により適応できるようになります。

ナノ粒子を介した遺伝子送達は、遺伝子工学のための新しく安定したプラットフォームの確立において重要な役割を果たすことができます。発表された研究では、磁気感染アプローチが、ナノ粒子をキャリアとして使用する変換の有望な方法であることが証明されました。この研究は、細胞毒性が低い、熟練した磁気感染アプローチに基づいています。鉄 NP は、より環境に優しいアプローチであるグリーン合成を使用して C. sinensis から合成されました。 GINP を介したこの遺伝子送達方法は、有望な一貫した結果を示し、従来の遺伝子送達システムよりも高い生存率を備えた安定した系統を生産するだけでなく、さまざまな植物種の難解な遺伝子伝達の制限を克服する能力も備えています。この技術は、現在の感受性の高い作物品種を、高収量のより耐性のある作物品種に形質転換するために使用でき、有毒な殺虫剤の使用を回避することで、より費用対効果が高く環境に優しい方法で、病原体の攻撃とその結果として生じる収量損失の課題に対処できます。さらに、経済的に重要な作物の栽培を禁止する非生物的制限による地域的制約を克服するためにも適用できます（補足図）。

Klein, TM & Jones, TJ 遺伝子形質転換の方法: 穀物の分子改良における遺伝子銃 21-42 (Springer、1999)。

Google スカラー

Fromm, ME、Taylor, LP & Walbot, V. エレクトロポレーションによる遺伝子導入後のトウモロコシの安定した形質転換。 Nature 319(6056)、791–793 (1986)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

アラバマ州リベラら。植物の遺伝子形質転換のための物理的方法。物理学。 Life Rev. 9(3)、308–345 (2012)。

論文 ADS PubMed Google Scholar

マサニ、MYAら。 PEG媒介トランスフェクションおよびDNAマイクロインジェクションによるアブラヤシプロトプラストの効率的な形質転換。 PLoS ONE 9(5)、e96831 (2014)。

論文 ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhao、X.ら。遺伝子担体として磁性ナノ粒子を用いた遺伝子改変のための花粉マグネフェクション。ナット。 Plants 3(12)、956–964 (2017)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Guo、W.ら。バイオテクノロジーと持続可能な農業におけるプロトプラスト技術と柑橘類の改良 2006 年以降 2007 年 461–464 (Springer、2007)。

Google スカラー

Neuhaus, G. & Spangenberg, G. マイクロインジェクション技術による植物の形質転換。生理。植物。 79(1)、213–217 (1990)。

記事 CAS Google Scholar

Mahmoudian, M.、Yücel, M. & Öktem, HA Agrobacterium tumefaciens の真空浸潤によるレンズ豆 (Lens culinaris M.) の子葉節の形質転換。植物モル。バイオル。議員 20(3)、251–257 (2002)。

記事 Google Scholar

Shrawat, AK、Becker, D. & Lörz, H. アグロバクテリウム・ツメファシエンスを介したオオムギ (Hordeum vulgare L.) の遺伝子形質転換。植物科学。 172(2)、281–290 (2007)。

記事 CAS Google Scholar

アラバマ州リベラら。物理的方法を使用した細胞の遺伝子形質転換。 J.ジュネット。症候群。ジーン・サー。 5(4)、237–242 (2014)。

Google スカラー

コトニク、T.ら。バイオテクノロジーにおけるエレクトロポレーションベースのアプリケーション。トレンドバイオテクノロジー。 33(8)、480–488 (2015)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Mohammed, S.、Abd Samad, A. & Rahmat, Z. アグロバクテリウムを介したイネの形質転換: 制約と考えられる解決策。ライスサイエンス。 26(3)、133–146 (2019)。

記事 Google Scholar

Mimmi, SFH、Islam, A. & Islam, A. 開発途上国とバングラデシュを含む先進国の遺伝子組み換え植物の環境リスク評価ガイドラインの比較研究。科学。ヘリット。 J. 5(2)、21–28 (2021)。

記事 Google Scholar

Lohrasbi, S. et al. オオバコ葉抽出物を用いた鉄ナノ粒子のグリーン合成とアゾ染料の脱色触媒としての応用。バイオナノサイエンス 9(2)、317–322 (2019)。

記事 Google Scholar

ムルゲイティオ、E. et al. 鉄ナノ粒子のグリーン合成: 汚染された水と土壌からの石油の除去への応用。Ｊ．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌ． 2018 年 1 ～ 10 日 (2018 年)。

記事 Google Scholar

Saif, S.、Tahir, A. & Chen, Y. 鉄ナノ粒子のグリーン合成とその環境への応用と影響。ナノマテリアル 6(11)、209 (2016)。

論文 PubMed Central Google Scholar

Turakhia, B.、Chikkala, S. & Shah, S. ナノコーティングされたサージカルコットン中の生物工学的に作られた鉄ナノ粒子の新規性: グリーンケミストリー。上級薬理学。科学。 2019、1–10 (2019)。

Google スカラー

Salem, SS & Fouda, A. 金属ナノ粒子のグリーン合成とその将来のバイオテクノロジー応用: 概要。バイオル。トレースエレム。解像度 199(1)、344–370 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Zuvin、M.ら。 DNAを含むポリエチレンイミンでコーティングされた超常磁性酸化鉄ナノ粒子をコードする緑色蛍光タンパク質のヒト乳がん細胞への磁気感染。 ACS オメガ 4(7)、12366–12374 (2019)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

マジディ、S.ら。磁性ナノ粒子: 遺伝子送達と遺伝子治療への応用。アーティフ。ナノ化された細胞。バイオテクノロジー。 44(4)、1186–1193 (2016)。

CAS PubMed Google Scholar

Riley, MK & Vermerris, W. 遺伝子送達のためのナノマテリアルの最近の進歩: レビュー。ナノマテリアル 7(5)、94 (2017)。

論文 PubMed Central Google Scholar

Prosen、L.ら。マグネトフェクション: 黒色腫細胞への遺伝子送達のための再現可能な方法。 BioMed Res. 内部。 2013、1–11 (2013)。

記事 Google Scholar

アーマド、S.ら。グリーンナノテクノロジー: 銀ナノ粒子のグリーン合成に関するレビュー: 環境に優しいアプローチ。内部。 J.ナノメッド。 14、5087 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

マカロフ、VV 他。 Hordeum vulgare および Rumex acetosa 植物の水性抽出物における安定な酸化鉄ナノ粒子の生合成。ラングミュア 30(20)、5982–5988 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

シン、J.ら。金属とその酸化物ナノ粒子の「グリーン」合成: 環境修復への応用。Ｊ．ナノバイオテクノロジー． 16(1)、1–24 (2018)。

記事 Google Scholar

Rai, R.、Alwani, S. & Badea, I. 遺伝子治療におけるポリマーナノ粒子: 送達アプリケーションの設計と最適化の新しい手段。ポリマー 11(4)、745 (2019)。

論文 CAS PubMed Central Google Scholar

Wang, Y. et al. ブタ腎臓細胞のトランスフェクションのための磁性ナノ粒子ベースの複数遺伝子送達システム。 PLoS ONE 9(7)、e102886 (2014)。

論文 ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

ポンポソ、JA et al. 未加工ポリピロールおよびポリピロールナノ粒子分散液の導電性向上。ポリム。上級テクノロジー。 17(1)、26–29 (2006)。

記事 CAS Google Scholar

マフムーディ、M.ら。超常磁性酸化鉄ナノ粒子の細胞毒性。 J. コロイド界面科学。 336(2)、510–518 (2009)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

フィリップス、JG 他広く使用されているタバコベンサミアナ 16c 株は、トランスポゾン配列を含む珍しい T-DNA 組み込みパターンを持っています。 PLoS ONE 12(2)、e0171311 (2017)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Sharma, KK、Bhatnagar-Mathur, P. & Thorpe, TA 遺伝子形質転換技術: 現状と問題点。インビトロ細胞。開発者バイオル。 Plant 41(2)、102–112 (2005)。

記事 CAS Google Scholar

Kumar、A.ら。中枢神経系細胞を再生するための遺伝子送達の方法、可能性、および限界。バイオル。テルをターゲットにします。 3、245 (2009)。

CAS Google スカラー

バルデペレス、D. 他ポリマーでコーティングされたナノ粒子: 疎水性で水や空気に敏感な金属有機化合物用のキャリアプラットフォーム。薬理学。解像度 117、261–266 (2017)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ヤン、Ｊ．ら。光熱療法用のさまざまなポリマーコーティングを施した酸化鉄ナノ粒子。Ｊ．ナノパート。解像度 19(10)、1–12 (2017)。

記事 ADS Google Scholar

チェルヴェンコフ、T.ら。ナノテクノロジーにおける薬物担体としての応用に関するポリマーナノ粒子の毒性 - 毒性問題と環境安全性および環境安全性 111-118 (Springer、2007)。

Google Scholar を予約する

フォークト、N.ら。インビボおよびインビトロでのポリマーナノ粒子の毒性。Ｊ．ナノパート。解像度 16(6)、1–13 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

Qi、L.ら。可逆的な乳化と重油の回収のためのポリマーでコーティングされたナノ粒子。ラングミュア 34(22)、6522–6528 (2018)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Parveen, K.、Banse, V. & Ledwani, L. Green ナノ粒子の合成: それらの利点と欠点 (AIP Publishing LLC、2016)。

Google スカラー

Bae、KH、Chung、HJ、Park、TG がん治療およびイメージング用のナノマテリアル。モル。セル 31(4)、295–302 (2011)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Barreto、JA et al. ナノマテリアル: がんの画像化と治療への応用。上級メーター。 23(12)、H18 ～ H40 (2011)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Son, S. et al. 遺伝子サイレンシングと光熱アブレーションのためのプログラムされた siRNA 送達における i モチーフ駆動の Au ナノマシン。 ACS Nano 8(6)、5574–5584 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ペン、L.-H. 他。抗菌活性を持つ間葉系幹細胞への遺伝子送達のための独自の非ウイルスベクターとしての抗菌ペプチドと金ナノ粒子の統合。バイオマテリアル 103、137–149 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Zhi、F.ら。機能化酸化グラフェンを介したアドリアマイシン送達と miR-21 遺伝子サイレンシングにより、in vitro での腫瘍の多剤耐性を克服します。 PLoS ONE 8(3)、e60034 (2013)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Khatami, M. et al. 超常磁性酸化鉄ナノ粒子 (SPION): ステビア植物を使用したより環境に優しい合成とその抗酸化特性の評価。 J. クリーン。製品。 208、1171–1177 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.10.182(2019)。

記事 CAS Google Scholar

Netto, LE、Ferreira, AMDC & Augusto, O. DNA 溶液中の鉄 (III) 結合: ヒドラジン誘導体の酸化における錯体形成と触媒活性。化学。バイオル。交流する。 79(1)、1–14 (1991)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Lai, H. & Singh, NP ラットの脳細胞における磁場誘発 DNA 鎖切断。環境。健康の観点。 112(6)、687–694 (2004)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Prabha, S. et al. ナノ粒子媒介遺伝子トランスフェクションのサイズ依存性: 分画されたナノ粒子を使用した研究。内部。Ｊ．Ｐｈａｒｍ． 244(1-2)、105-115 (2002)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Prabha, S. et al. 遺伝子送達に使用されるナノ粒子の生物学的特性に対するサイズの影響。アーティフ。ナノ化された細胞。バイオテクノロジー。 44(1)、83–91 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ワン、L.ら。小さなサイズのキトサンナノ粒子に基づく遺伝子送達システムの確立。海洋大学中国 17(5)、1253–1260 (2018)。

記事 ADS CAS Google Scholar

ゴンザレス・メレンディ、P. 他植物におけるスマートな治療送達システムとしてのナノ粒子: 植物組織におけるナノ粒子の可視化のためのさまざまな顕微鏡技術の評価。アン。ボット。 101(1)、187–195 (2008)。

論文 PubMed Google Scholar

Nair、R. et al. 植物へのナノ粒子物質の送達。植物科学。 179(3)、154–163 (2010)。

記事 CAS Google Scholar

デミラー、GS et al. 高アスペクト比のナノ材料により、成熟植物に DNA を組み込むことなく機能性遺伝材料を送達することが可能になります。ナット。ナノテクノロジー。 14(5)、456–464 (2019)。

論文 ADS MathSciNet CAS PubMed Google Scholar

カニンガム、FJ 他植物遺伝子工学の進歩に向けたナノ粒子媒介送達。トレンドバイオテクノロジー。 36(9)、882–897 (2018)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

著者らは、研究作業を完了するための資金を提供してくれたパンジャブ大学と、支援と実験施設の提供をしてくれたラホール駐屯大学に深く感謝している。

ラホールギャリソン大学バイオテクノロジー学部、私書箱。 54000、ラホール、パキスタン

ナイラ・ファルーク、ラライブ・アサー、カマール・アッバス

パンジャブ大学農学部園芸学科、私書箱。 54590、ラホール、パキスタン

ムハンマド・シャフィク

パキスタン、ファイサラバードの CABB 農業大学ウイルス学研究室

ムハンマド・シャー・ナワズ・ウル・レーマン

パンジャブ大学農学部植物病理学教室、私書箱。 54590、ラホール、パキスタン

ムハマド・ハシーブ、テフミナ・アンジュム、ムジャヒド・フセイン、ヌーマン・アリ

パンジャブ大学農学部農学部、私書箱。 54590、ラホール、パキスタン

サイード・アガ・アルマハン・アサド・アッバス

パンジャブ大学農学部、私書箱。 54590、ラホール、パキスタン

セフリシュ・ムシュタク & ムハマド・サリーム・ハイダー

生化学・バイオテクノロジー・バイオインフォマティクス研究所（IBBB）、バハーワルプル・イスラム大学、私書箱。 63100、バハーワルプル、パキスタン

サレハ・サディク

北フロリダ研究教育センター、155 Research Rd.、クインシー、フロリダ州、32351、米国

ムハンマド・アドナン・シャヒド

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

NF、LA、MS、TA、QA、SAAAA、NA、Muj.H、Muh.H、SM がデータ分析に関与しました。 MS と TA は全体的な方向性と実験計画を提供しました。 NF、LA、QA、Muj.H、Muh.H、SAAAA、NA、SM が原稿を執筆しました。著者全員が最終原稿を読んで承認しました。

ムハンマド・シャフィクまたはムハンマド・アドナン・シャヒードへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

オープンアクセスこの記事はクリエイティブコモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブコモンズライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブコモンズライセンスに含まれています。素材が記事のクリエイティブコモンズライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Farooq, N.、Ather, L.、Shafiq, M. 他緑色鉄ナノ粒子を使用したオクラの形質転換のための磁気感染アプローチ。 Sci Rep 12、16568 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-20569-x

引用をダウンロード

受信日: 2021 年 10 月 30 日

受理日: 2022 年 9 月 15 日

公開日: 2022 年 10 月 4 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-20569-x

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティガイドラインに従うことに同意したことになります。虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。