Forskere finder en hurtigere måde at producere effektive nano-køretøjer til genlevering

(PhysOrg.com) -- Ny mikrochip i frimærkestørrelse muliggør hurtigere produktion af billige, højeffektive nano-køretøjer til genlevering.

Genterapi har løftet om at helbrede en række sygdomme, herunder kræft, og nanopartikler er blevet anerkendt som lovende vehikler til effektiv og sikker levering af gener til specifikke typer celler eller væv. Dette kan give en alternativ genmanipulations- og/eller terapistrategi til de konventionelle metoder, der bruger vira.

Imidlertid, den eksisterende proces, der er tilgængelig til at producere og undersøge nanopartikler til dette formål, er begrænset på grund af brugen af ​​konventionelle syntetiske tilgange, der er besværlige og tidskrævende. Derudover de konventionelle tilgange er ofte ikke tilstrækkelige til at skabe produktive resultater, der opfylder det komplekse behov i biologi, I dette tilfælde, optimal genleveringsydelse.

I et forsøg på at overvinde dette problem, UCLA-forskere fra California NanoSystems Institute og Crump Institute for Molecular Imaging har etableret en hurtigere måde at producere højeffektive nano-vehicles til genlevering. Forskerholdet udviklede en supramolekylær syntetisk tilgang til at producere et bibliotek af nanopartikler til genlevering ved blot at blande flere molekylære byggesten og DNA-nyttelaster (uden brug af kompliceret/multi-trins syntese). For at strømline processen, en digital dual core mikroreaktor (DCM), eller mikrochip, blev designet og fremstillet til at producere og undersøge biblioteket af kunstige vira i søgen efter en optimal genleveringsydelse.

I et papir omtalt på forsiden af ​​oktoberudgaven af ​​ACS Nano, forskerholdet skitserer deres resultater, som repræsenterer en proof-of-concept demonstration for etablering af den nye metode til at udføre bioassays, der typisk udføres for at måle virkningerne af et stof på en levende organisme og er essentielle i udviklingen af ​​nye lægemidler.

"Vi forestiller os, at vores nye tilgang kan anvendes til at generere nanopartikel-baserede køretøjer til at levere en række forskellige laster, herunder forskellige gener, siRNA, proteiner, stoffer, såvel som enhver kombination af disse elementer, " sagde professor Hsian-Rong Tseng, en lektor i molekylær og medicinsk farmakologi og medlem af CNSI og Crump.

"I modsætning til de konventionelle metodebaserede manuelle operationer, UCLA-mikrochippen er specielt designet til at undgå menneskelige fejl, fremskynde håndteringsprocedurer, forbedre reproducerbarheden og opnå økonomisk brug af prøver, ”   sagde Dr. Hao Wang, en forskningsmedarbejder i Dr. Tsengs forskningslaboratorium og hovedforfatteren af ​​denne artikel. "Det tillader automatiseret formulering af et storskala bibliotek bestående af op til 648 forskellige DNA-holdige nanopartikler inden for 2,5 timer."

I løbet af de seneste seks år, Tsengs forskningsgruppe har været banebrydende i udforskningen af ​​digital mikrofluidik til sekventielle og parallelle kemiske reaktioner. Digital microfludics er en alternativ teknologi til lab-on-a-chip systemer baseret på mikromanipulation af isolerede dråber.

Forskerholdet udforsker i øjeblikket brugen af ​​disse højeffektive nano-vehicles til levering af gener, der letter omprogrammeringen af ​​menneskelige celler for at generere inducerede pluripotente stamceller (iPSC'er), som er afgørende inden for regenerativ medicin.

Ledet af professor Tseng, UCLA-teamet samarbejdede med forskere fra Center for Nanoscience and Nanotechnology ved Wuhan Textile University, Kina og University of Texas Health Center i Houston, Texas. Forskningen blev støttet af NIH-NCI NanoSystems Biology Cancer Center og California Institute of Regenerative Medicine.