Forstå hvordan celler reagerer på nanopartikler

Guld nanopartikler viser virkelig løfte som midler til effektiv levering af terapeutiske nukleinsyrer, såsom sygdomsbekæmpende gener og små interfererende RNA (siRNA) molekyler, til tumorer. Nu, et team af efterforskere fra Northwestern University har vist, at sikkerheden ved guld nanopartikel-nukleinsyreformuleringer afhænger væsentligt af, hvordan nukleinsyrerne og nanopartiklerne er forbundet med hinanden, et fund med vigtige implikationer for de forskere, der udvikler sådanne konstruktioner.

Chad Mirkin, co-principal investigator af Northwestern University Center for Cancer Nanotechnology Excellence, et af de gode sådanne centre etableret af National Cancer Institute (NCI), ledet teamet af efterforskere, der undersøgte, hvordan celler reagerer på forskellige nukleinsyre-nanopartikelformuleringer. Efterforskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet ACS Nano .

For at måle, hvordan kræftceller reagerer, når de optager nanopartikler, Dr. Mirkin og hans kolleger brugte en teknik kendt som genom-wide ekspressionsprofilering, som måler relative ændringer i global genekspression. Forskerne tilføjede forskellige typer nanopartikler til cancerceller, der voksede i kulturskåle, og opnåede derefter hele genomekspressionsprofiler for cellerne. I alle forsøgene forskerne vedhæftede ikke-målrettede nukleinsyrer knyttet til nanopartiklerne for at minimere genændringer, der kunne udløses gennem en terapeutisk effekt relateret til en specifik, designet interaktion mellem nukleinsyren og et målrettet gen.

Resultaterne af disse sammenligningsundersøgelser viste, at nanopartiklernes overfladeegenskaber havde en dybtgående indflydelse på, hvordan en given nanopartikel påvirker genekspression i en celle. Forskerne observerede den mest overraskende og bemærkelsesværdige forskel, da de sammenlignede to nanopartikler, der kun adskilte sig på den måde, hvorpå nukleinsyrerne var knyttet til nanopartikeloverfladen. Nanopartikler, der er løst forbundet med nukleinsyrerne, udløste store ændringer i genekspression, mens derimod nanopartikler knyttet tæt til nukleinsyrer gennem en kovalent kemisk binding havde stort set ingen effekt på genekspression. Disse fund, forskerne bemærkede, vise, hvor vigtigt det er at karakterisere nanopartikler fuldt ud, ikke kun med hensyn til form og størrelse, men også med hensyn til deres overfladeegenskaber.