Si los científicos pudieran dar propiedades magnéticas a las células vivas, tal vez podrían manipular las actividades celulares con campos magnéticos externos. Pero los intentos anteriores de magnetizar las células produciendo proteínas que contienen hierro en su interior han dado como resultado solo fuerzas magnéticas débiles. Ahora, investigadores que informan en ACS ' Nano letras han diseñado cristales de proteínas codificados genéticamente que pueden generar fuerzas magnéticas muchas veces más fuertes que las que ya se han informado.

La nueva área de magnetogenética busca utilizar proteínas codificadas genéticamente que son sensibles a los campos magnéticos para estudiar y manipular células. Muchos enfoques anteriores han presentado una proteína de almacenamiento de hierro natural llamada ferritina, que puede autoensamblarse en una "jaula" que puede contener hasta 4, 500 átomos de hierro. Pero incluso con esta gran capacidad de almacenamiento de hierro, Las jaulas de ferritina en las células generan fuerzas magnéticas que son millones de veces demasiado pequeñas para aplicaciones prácticas. Para aumentar drásticamente la cantidad de hierro que puede almacenar un conjunto de proteínas, Bianxiao Cui y sus colegas querían combinar la capacidad de unión al hierro de la ferritina con las propiedades de autoensamblaje de otra proteína, llamado Inkabox-PAK4cat, que puede formar enormes, cristales en forma de huso dentro de las células. Los investigadores se preguntaron si podrían revestir los interiores huecos de los cristales con proteínas de ferritina para almacenar mayores cantidades de hierro que generarían fuerzas magnéticas sustanciales.

Para hacer los nuevos cristales, los investigadores fusionaron genes que codifican ferritina e Inkabox-PAK4cat y expresaron la nueva proteína en células humanas en una placa de Petri. Los cristales resultantes, que creció a aproximadamente 45 micrones de longitud (o aproximadamente la mitad del diámetro de un cabello humano) después de 3 días, no afectó la supervivencia celular. Luego, los investigadores rompieron las células, aisló los cristales y añadió hierro, lo que les permitió tirar de los cristales con imanes externos. Cada cristal contenía unos cinco mil millones de átomos de hierro y generaba fuerzas magnéticas que eran nueve órdenes de magnitud más fuertes que las jaulas de ferritina individuales. Al introducir cristales precargados con hierro en las células vivas, los investigadores pudieron mover las células con un imán. Sin embargo, no pudieron magnetizar las células agregando hierro a los cristales que ya crecían en las células, posiblemente porque los niveles de hierro en las células eran demasiado bajos. Esta es un área que requiere más investigación, dicen los investigadores.