Nanodelivery de genes a los cloroplastos.

Los investigadores del MIT han desarrollado una nueva herramienta genética para facilitar la ingeniería de las plantas y hacerlas sobrevivir a la sequía o resistir las infecciones por hongos. La técnica utiliza nanopartículas para suministrar genes a los cloroplastos de las células vegetales y puede ser aplicada a muchas especies de plantas diferentes, incluidas las espinacas y otras verduras. La ingeniería genética de plantas es una herramienta importante utilizada para el mejoramiento de cultivos, la biosíntesis de productos farmacéuticos y la agricultura sostenible. Esta nueva estrategia podría ayudar a superar las dificultades involucradas en la actual modificación genética de los vegetales, un proceso complejo y lento. 

Crédito: Instituto de Tecnología de Massachusetts

En el artículo “Chloroplast-selective gene delivery and expression in planta using chitosan-complexed single-walled carbon nanotube carriers”, publicado en la revista Nature Technology, los investigadores (MIT) diseñan racionalmente nanopartículas conteniendo nanotubos de carbono de pared simple envueltos (complejados) con quitosano, un azúcar natural. El mecanismo por el cual las nanopartículas penetran en las  membranas de las células vegetales se denomina penetración de la envoltura de intercambio de lípidos (LEEP). Los nanotubos de carbono de pared simple entregan de forma selectiva el ADN plasmídico a cloroplastos de diferentes especies de plantas sin ayuda biológica o química externa. El ADN, cargado negativamente, se une libremente a los nanotubos de carbono cargados positivamente. Para colocar las nanopartículas en las hojas de las plantas los investigadores aplican una jeringa sin aguja llena de la solución de partículas en el lado inferior de la superficie de la hoja. Las partículas entran a la hoja a través de pequeños poros llamados estomas, encargados normalmente de controlar la evaporación del agua. Las nanopartículas pasan a través de la pared celular de la planta, las membranas celulares y luego las membranas dobles del cloroplasto. Una vez dentro, el ambiente del cloroplasto, ligeramente menos ácido, hace que el ADN se libere y una vez liberado puede traducirse en proteínas. Debido a que los genes diseñados se transportan solo en los cloroplastos, heredables por vía materna,  pueden pasar a la descendencia pero no se pueden transferir a otras especies de plantas. La herramienta de administración de genes a los cloroplastos mediada por nanopartículas brinda ventajas prácticas sobre las técnicas de administración actuales y se constituye como un método potencial de transformación para bioingeniería de plantas.

Información complementaria:
Chloroplast-selective gene delivery and expression in planta using chitosan-complexed single-walled carbon nanotube carriers.