En slangebøsse til at skyde stoffer ind på infektionsstedet

Et internationalt team af forskere fra University of Rome Tor Vergata og University of Montreal har rapporteret, i et blad offentliggjort i denne uge i Naturkommunikation , design og syntese af en nanoskala molekylær slangebøsse lavet af DNA, der er 20, 000 gange mindre end et menneskehår. Denne molekylære slangebøsse kunne "skyde" og afgive lægemidler på præcise steder i den menneskelige krop, når den først blev udløst af specifikke sygdomsmarkører.

Den molekylære slangebøsse er kun et par nanometer lang og er sammensat af en syntetisk DNA-streng, der kan belaste et lægemiddel og derefter effektivt fungere som slangebøjlens elastik. De to ender af dette DNA "gummibånd" indeholder to forankringsdele, der specifikt kan klæbe til et målantistof, et Y-formet protein udtrykt af kroppen som reaktion på forskellige patogener såsom bakterier og vira. Når slangebøssens forankringsdele genkender og binder sig til målantistoffets arme, strækkes DNA-"gummibåndet", og det fyldte lægemiddel frigives.

"Et imponerende træk ved denne molekylære slangebøsse, " siger Francesco Ricci, Lektor i kemi ved universitetet i Rom Tor Vergata, "er, at det kun kan udløses ved, at det specifikke antistof genkender forankringsmærkerne i DNA's 'gummibånd'. Ved blot at ændre disse mærker, man kan således programmere slangebøsset til at frigive et lægemiddel som reaktion på en række specifikke antistoffer. Da forskellige antistoffer er markører for forskellige sygdomme, dette kan blive et meget specifikt våben i klinikerens hænder."

"En anden stor egenskab ved vores slangebøsse, " tilføjer Alexis Vallée-Bélisle, Adjunkt ved Institut for Kemi ved University of Montreal, "er dens høje alsidighed. F.eks. indtil nu har vi demonstreret arbejdsprincippet for slangebøsse ved hjælp af tre forskellige trigger-antistoffer, inklusive et HIV-antistof, og anvendelse af nukleinsyrer som modellægemidler. Men takket være den høje programmerbarhed af DNA-kemi, man kan nu designe DNA-slyngen til at 'skyde' en lang række terapeutiske molekyler."

"At designe denne molekylære slangebøsse var en stor udfordring, " siger Simona Ranallo, en postdoc-forsker i Riccis team og hovedforfatter af det nye studie. "Det krævede en lang række eksperimenter at finde det optimale design, som holder stoffet fyldt i "gummibånd" i fravær af antistoffet, uden at påvirke dets skydeeffektivitet for meget, når først antistoffet udløser slangebøsset."

Gruppen af ​​forskere er nu ivrige efter at tilpasse slangebøssen til levering af klinisk relevante lægemidler, og at demonstrere dens kliniske effektivitet. "Vi forestiller os, at lignende molekylære slangebøsser kan blive brugt i den nærmeste fremtid til at levere lægemidler til bestemte steder i kroppen. Dette vil drastisk forbedre effektiviteten af ​​lægemidler samt mindske deres toksiske sekundære virkninger, " slutter Ricci.

Det næste trin i projektet er at målrette mod en specifik sygdom og et lægemiddel, som den terapeutiske slangebøsse kan tilpasses til test på celler in vitro, før test på mus.