Modificeret RNA skaber stabile terapeutiske nanopartikler

Årevis, RNA har virket som et undvigende værktøj i nanoteknologisk forskning. Mens den let kan manipuleres i laboratoriet, RNA er modtagelig for hurtig ødelæggelse i kroppen, når det konfronteres med et almindeligt fundet enzym. "Enzymet RNase skærer RNA tilfældigt i små stykker, meget effektivt og inden for få minutter, " forklarer Peixuan Guo fra University of Cincinnati.

Men ved at erstatte en kemisk gruppe i makromolekylet, Dr. Guo siger, at han og andre forskere har fundet en måde at omgå RNase og skabe stabile tredimensionelle konfigurationer af RNA, i høj grad udvider mulighederne for RNA i nanoteknologi. Dr. Guo og hans kolleger offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet ACS Nano . Dr. Guo er co-principal investigator af Cancer Nanotechnology Platform Partnership ved University of Cincinnati, et af 12 sådanne partnerskaber finansieret af National Cancer Institute.

I deres arbejde, Dr. Guo og hans kolleger fokuserede på riboseringene, der sammen med vekslende fosfatgrupper, danner rygraden i RNA. Ved at ændre en del af riboseringen, Dr. Guo og hans team ændrede strukturen af ​​molekylet, gør det ude af stand til at binde med RNase og i stand til at modstå nedbrydning. "RNase-interaktion med RNA kræver en match af strukturel konformation, " forklarede han. "Når RNA-konformation har ændret sig, RNase kan ikke genkende RNA, og bindingen bliver et problem." Mens tidligere forskere har vist, at denne ændring gør RNA stabilt i en dobbelt helix, Dr. Guo siger, at de ikke undersøgte dets potentiale til at påvirke foldningen af ​​RNA til en tredimensionel struktur, der er nødvendig for nanoteknologi.

Efter at have skabt RNA-nanopartikler, Guo og hans kolleger brugte det med succes til at drive DNA-pakningens nanomotor af bakteriofag phi29, en virus, der inficerer bakterier. "Vi fandt ud af, at det modificerede RNA kan foldes ind i dets 3-D struktur på passende vis, og kan udføre sine biologiske funktioner efter modifikation, " siger Guo. "Vores resultater viser, at det er praktisk at producere RNase-resistente, biologisk aktiv, og stabilt RNA til anvendelse i nanoteknologi."

Fordi stabile RNA-molekyler kan bruges til at samle en række forskellige nanostrukturer, Guo siger, at de er et ideelt værktøj til at levere målrettede terapier til kræftceller eller virusinficerede celler. "RNA-nanopartikler kan fremstilles med et niveau af enkelthed, der er karakteristisk for DNA, mens de har en alsidig struktur og katalytisk funktion, der ligner proteiners. Med denne RNA-modifikation, forhåbentlig kan vi åbne nye veje til studier i RNA-nanoteknologi."

Dette arbejde, som er beskrevet i et papir med titlen, "Fremstilling af stabile og RNasae-resistente RNA-nanopartikler, der er aktive i at geare nanomotorerne til viral DNA-pakningsteknik af selvsamlet nanopartikelplatform til præcist kontrolleret kombinationslægemiddelterapi, " blev delvist støttet af NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, et omfattende initiativ designet til at fremskynde anvendelsen af ​​nanoteknologi til forebyggelse, diagnose, og behandling af kræft. Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.