Levering af genetisk materiale med MOF'er til nye terapier

En ny type materiale kaldet en metal-organisk ramme (MOF) kunne hjælpe med at forbedre leveringen af ​​genetisk materiale til behandling af sygdom.

MOF'er er hybridmaterialer konstrueret af metalioner forbundet med organiske molekyler. I biomedicin er de mest blevet brugt som leveringsmidler til småmolekylære lægemidler, men nu har et KAUST-ledet team udviklet et MOF-baseret system til at få DNA over cellemembraner ind i målceller.

Forskerne byggede deres MOF'er ved hjælp af en samling af nukleinsyre og unaturlige aminosyrebyggeblokke bundet sammen af ​​zinkatomer, samlet i et pyramidelignende array. De fyldte de resulterende materialer med enkeltstrenget DNA. Strukturerne beskyttede den genetiske last mod enzymatisk nedbrydning og hjalp med at transportere det enkeltstrengede DNA ind i celler, hvor det endte inde i kernen - cellens indre helligdom, hvor al genaktivitet finder sted.

En kritisk udfordring i genterapi er fortsat sikker og effektiv levering af genetiske materialer, og de fleste metoder, der bruges i dag, er dyre, ineffektive, upræcise eller potentielt giftige. Det KAUST-udtænkte leveringssystem kunne tilbyde et forbedret middel til at regulere genekspression og funktion i menneskers celler som en måde at behandle cancer, hæmofili og mange flere genetiske lidelser på.

"Disse biokompatible rammer kan fungere som stabiliserende platforme for genetisk materiale, især til fremtidige anvendelser inden for vaccination og personlig medicin," siger ledende efterforsker Niveen M. Khashab fra KAUST, der beskrev materialesystemet i tidsskriftet JACS Au , sammen med sine elever Othman Alahmed og Walaa Baslyman og med postdoc Santanu Chand.

Forskerne detaljerede, hvordan en bestemt nukleinsyre inkluderet i deres MOF'er - et molekyle kaldet adenin, en af ​​de fire kemiske baser i DNA - parrer sig med sin partnernukleinsyre på enkeltstrenget DNA for at fremme belastning af genetiske laster. Beregningsmæssige analyser viste også vigtigheden af ​​elektrostatiske interaktioner i indkapslingen af ​​DNA i deres platform.

Det materiale, der fungerede bedst til at få DNA ind i cellekerner, viste en nåleformet struktur med et størrelsesområde på omkring 500-600 nanometer. Det er mindre end selv den mindste menneskelige celle, men Khashab mener, at en endnu mere lille version kan fungere bedre. Hun siger:"Vi er i gang med at forberede mindre partikler i nanoskalaområdet for at sikre effektiv celleinternalisering til kommende undersøgelser i mus." Hvis det lykkes, kan menneskelige forsøg følge. + Udforsk yderligere

En leveringsplatform til genredigeringsteknologi