العدوى المغناطيسية

يجمع مصطلح "النقل المغناطيسي" (magnetofection)، المسجل كعلامة تجارية لشركة OZ Biosciences، بين كلمتي "مغناطيسي" و"نقل جيني". ^{[ 2 ]} تعتمد تقنية النقل المغناطيسي على استخدام الأحماض النووية المرتبطة بجزيئات نانوية مغناطيسية . ثم تُركّز هذه المركبات الجزيئية وتُنقل إلى داخل الخلايا باستخدام مجال مغناطيسي مُطبّق .

تُصنع الجسيمات النانوية المغناطيسية عادةً من أكسيد الحديد ، وهو مادة قابلة للتحلل الحيوي بالكامل، باستخدام طرق مثل الترسيب المشترك أو المستحلبات الدقيقة . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تُدمج الجسيمات النانوية بعد ذلك مع نواقل جينية ( حمض نووي ، siRNA ، ODN ، فيروس ، إلخ). إحدى الطرق تتضمن ربط الجسيمات الفيروسية بالجسيمات المغناطيسية باستخدام تفاعل الأفيدين - بيوتين . ^{[ 5 ]} يمكن للفيروسات أيضًا الارتباط بالجسيمات النانوية عبر التفاعل الكاره للماء . ^{[ 6 ]}

تتضمن طريقة تصنيع أخرى تغليف الجسيمات النانوية المغناطيسية بالدهون أو البوليمرات الكاتيونية عبر التجميع الناتج عن الأملاح. على سبيل المثال، يمكن ربط الجسيمات النانوية بالبولي إيثيلين إيمين (PEI) ، وهو بوليمر موجب الشحنة يُستخدم عادةً كعامل نقل جيني. ^{[ 7 ]} يجب أن يكون لمحلول PEI درجة حموضة عالية أثناء التصنيع لتشجيع التعبير الجيني العالي. ^{[ 8 ]} يمكن للجسيمات النانوية موجبة الشحنة بعد ذلك أن ترتبط بالأحماض النووية سالبة الشحنة عبر التفاعل الكهروستاتيكي . ^{[ 9 ]}

تُركّز الجسيمات المغناطيسية المحملة بالنواقل على الخلايا المستهدفة بفعل مجال مغناطيسي خارجي. ثم تمتص الخلايا المادة الوراثية بشكل طبيعي عبر عمليتي الإدخال الخلوي والشرب الخلوي . ونتيجة لذلك، تبقى بنية الغشاء وهيكله سليمين، على عكس طرق النقل الجيني الفيزيائية الأخرى مثل التثقيب الكهربائي أو مسدسات الجينات التي تُلحق الضرر بالغشاء الخلوي. ^{[ 10 ]}

ثم يتم إطلاق الأحماض النووية في السيتوبلازم بآليات مختلفة حسب التركيبة المستخدمة:

1. تأثير إسفنجة البروتون الناتج عن البوليمرات الكاتيونية المغلفة على الجسيمات النانوية التي تعزز التورم الأسموزي للجسيمات الداخلية ، واضطراب غشاء الجسيمات الداخلية ، وإطلاق الحمض النووي داخل الخلايا.
2. زعزعة استقرار الإندوسوم بواسطة الدهون الكاتيونية المغلفة للجسيمات التي تطلق الحمض النووي في الخلايا عن طريق انعكاس الدهون السالبة للخلايا ومعادلة الشحنة و
3. آلية العدوى الفيروسية.

تعمل تقنية النقل المغناطيسي مع الخلايا التي لا تنقسم أو تنقسم ببطء، مما يعني أن المواد الوراثية يمكن أن تصل إلى نواة الخلية دون انقسام الخلية . ^{[ 11 ]}

يؤدي ربط الجسيمات النانوية المغناطيسية بنواقل الجينات إلى زيادة امتصاص هذه النواقل بمئات الأضعاف خلال دقائق، مما ينتج عنه كفاءة عالية في عملية النقل الجيني. ^{[ 20 ]} يتم نقل معقدات ناقل الجينات والجسيمات النانوية المغناطيسية إلى الخلايا بعد 10-15 دقيقة، وهو أسرع من 2-4 ساعات التي تتطلبها طرق النقل الجيني الأخرى. ^{[ 21 ]} بعد 24 أو 48 أو 72 ساعة، تتمركز معظم الجسيمات في السيتوبلازم ، وفي الفجوات (تراكيب محاطة بأغشية داخل الخلايا)، وأحيانًا في نواة الخلية . ^{[ 22 ]}

لا تتجمع الجسيمات النانوية المغناطيسية بسهولة بعد إزالة المغناطيس، وبالتالي من غير المرجح أن تسد الشعيرات الدموية أو تسبب تجلط الدم . ^{[ 23 ]} إضافةً إلى ذلك، فإن أكسيد الحديد قابل للتحلل الحيوي، ويمكن إعادة استخدام الحديد في الهيموجلوبين أو مسارات استقلاب الحديد. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

قد يؤدي تصنيع الجسيمات النانوية المغناطيسية أحيانًا إلى إنتاج مجموعة واسعة من الجسيمات ذات الأحجام المختلفة. ^{[ 26 ]} يؤثر حجم الجسيمات على فائدتها. فعلى وجه التحديد، تميل الجسيمات النانوية التي يقل حجمها عن 10  نانومتر أو يزيد عن 200  نانومتر إلى أن يتم التخلص منها من الجسم بسرعة أكبر. ^{[ 27 ]}

على الرغم من إمكانية استخدام المغناطيس لتوجيه الجسيمات النانوية المغناطيسية إلى الخلايا المستهدفة، إلا أن الحفاظ على هذه الآلية عمليًا قد يكون صعبًا. يمكن تركيز الجسيمات النانوية في حيز ثنائي الأبعاد، كما هو الحال في طبق زراعة الخلايا أو على سطح الجسم، ولكن قد يكون من الصعب توجيهها في حيز الجسم ثلاثي الأبعاد. لا تُجدي تقنية النقل المغناطيسي نفعًا مع الأعضاء أو الأوعية الدموية البعيدة عن سطح الجسم، نظرًا لضعف المجال المغناطيسي مع ازدياد المسافة. ^{[ 28 ] [ 29 ]} إضافةً إلى ذلك، يجب على المستخدم مراعاة وتيرة وتوقيت تطبيق المجال المغناطيسي، إذ قد لا تبقى الجسيمات في الموقع المطلوب بعد إزالة المغناطيس. ^{[ 30 ]}

على الرغم من أن أكسيد الحديد المستخدم في صناعة الجسيمات النانوية قابل للتحلل الحيوي، إلا أن سمية الجسيمات النانوية المغناطيسية لا تزال قيد البحث. وقد أظهرت بعض الدراسات عدم وجود أي علامات على تلف الخلايا، بينما تزعم دراسات أخرى أن  الجسيمات النانوية الصغيرة (أقل من 2 نانومتر) قادرة على الانتشار عبر أغشية الخلايا وإحداث خلل في العضيات. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي التركيزات العالية جدًا من أكسيد الحديد إلى اضطراب التوازن الداخلي للجسم، مما قد يتسبب في زيادة الحديد في الجسم ، الأمر الذي قد يؤدي إلى تلف الحمض النووي أو تغييره، والتأثير على الاستجابات الخلوية، وموت الخلايا. ^{[ 33 ]} كما يمكن لليزوزيمات هضم الجسيمات النانوية وإطلاق الحديد الحر الذي قد يتفاعل مع بيروكسيد الهيدروجين لتكوين جذور حرة، مما يؤدي إلى آثار سامة للخلايا، ومسببة للطفرات، ومسرطنة. ^{[ 34 ]}