MAGNETOFECCIÓN EN CÉLULAS: INFLUENCIA DE LA FUERZA MAGNÉTICA

ARCINIEGAS L, PARDO J , PASQUEVICH G A, GOYA R G, SANCHEZ F H

Villa Carlos Paz

Conferencia; 97° Reunión Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2012

Asociación de Física Argentina

El descubrimiento, a principios de la d´ecada del 2000, de que las nanopart´ıculas magn´eticas (NP) complejadas con vectores virales o no virales pueden, en presencia de un campo magn´etico externo, incrementar sustancialmente la eficiencia de la transferencia g´enica en cultivos celulares ha generado un creciente inter´es1. Esta t´ecnica, denominada magnetofecci´on, se desarroll´o inicialmente para mejorar la transferencia g´enica en cultivos celulares que constituyen un escenario biol´ogico m´as simple y controlable que los abordajes in vivo. Nuestro grupo utiliza como vectores g´enicos adenovirus replicaci´on-deficientes (RAds) portadores de genes para prote´ınas fluorescentes que se utilizan como marcadores facilmente detectables y cuantificables. Los complejos NP/Adenovirus est´an formados por NP de ´oxido de Fe recubiertas con un pol´ımero (n´ucleos magn´eticos con DM 9 nm) que se encuentran electrost´aticamente asociadas a la part´ıcula viral de 80 nm de di´ametro. Se ha reportado2 que el n´umero de NP por part´ıcula viral sea del orden de 5x103 lo que permite suponer que la part´ıcula viral estar´ıa totalmente encapsulada en pol´ımero y ´oxido de Fe. En este escenario el complejo ingresar´ıa a la c´elula por un mecanismo independiente de la presencia de receptores celulares para el adenovirus, en el que podr´ıa tener una participaci´on relevante la fuerza derivada de la interacci´on entre NP y campo aplicado. Con el objeto de obtener resultados cuantitativos del efecto de dicha interacci´on se defini´o el marco te´orico del problema y se dise?naron experimentos ad hoc.Llamamos ~μ(~H ) = ~M (~H )VP al momento medio de NP expresado en t´erminos de su magnetizaci´on ~M , el campo externo ~H y el volumen magn´etico medio de NP, VP . A partir de la energ´ıa de dicho momento en el campo externo, E = −~μ · ~H se deduce que la fuerza debida al campo sobre el complejo es ~F = μ0NP VM 􀀀 HdM/dH +M(H)~r H. A fin de evaluar ~F se obtienen M y dM/dH de la curva M vs H de los complejos a la temperatura de trabajo y se miden ~H y rH y para el arreglo experimental de imanes permanentes. Np se obtiene realizando un promedio de los valores encontrados experimentalmente2, que resulta 5 × 103 part´ıculas/complejo y VP se calcula para NP esf´ericas de di´ametro DM. Se realizaron medidas M vs H en un VSM3 a temperatura ambiente, sobre un ferrofluido de complejos y una suspensi´on de part´ıculas virales, ambos de concentraciones conocidas. Se caracteriz´o unaplicador de campo con tres imanes cil´ındricos de 5 cm de di´ametro c/u, y un aplicador magn´etico comercial. 4 Se realizaron experimentos de magnetofecci´on in vitro con ambos aplicadores sobre cultivos de c´elulas gliales B92 usando los complejos PBMag1−4−−RAdGFP y PEIMag2−−RAdGFP, donde PB−Mag 1−4 y PEI−Mag−2 representan NP recubiertas por el pol´ımero cati´onico polibrene (PB) y polietilenimina (PEI) mientras que RAd−GFP es la denominaci´on de un vector adenoviral que expresa la proteina fluorescente verde (GFP) . En una primera etapa se determin´o la relaci´on ´optima NP/part´ıcula viral f´ısica (PVF) y se diferenci´o el efecto de part´ıculas virales desnudas y de complejos con y sin campo aplicado. Se determin´o que relaciones tan bajas como 0,05 fg Fe/PVF permiten incrementos del orden del 100% en la eficiencia de la transferencia g´enica en relaci´on a la misma dosis del adenovirus desnudo (no complejado con NP). Cuando se emple´o el complejo PEIMag2−RAdGFP, se observ´o un aumento importante de la eficiencia de infecci´on por aplicaci´on de campo externo en comparaci´on con los resultados observados para el control y para el complejo en ausencia de campo. Al infectar con el complejo PBMag1−4−RAdGFP se observ´o una gran eficiencia de magnetofecci´on en comparaci´on con el control pero con poca influencia del campo aplicado.1. Schwerdt JI, Goya GF, Calatayud P, Here?n´u CB, Reggiani PC, Goya RG; Magnetic field−assisted gene delivery: achievements and therapeutic potential; Curr. Gene Ther., 12: 116−126 (2012).2. Magnetic Enhancement of Oncolytic AdenoVirus. 3. Vibrating Sample Magnetometer.4. Magnetofection: enhancing and targeting gene delivery, Gene Therapy, (2002) 9, 102-109.