DNA-nanopartikler til at bære medicin og genterapi

(PhysOrg.com) -- DNA er ikke længere kun for genetik. Cornell-forskere bruger syntetisk DNA til at lave nanopartikler, døbt DNAsomer, som kan levere medicin og genetisk terapi til cellernes indre.

Dan Luo, professor i biologisk og miljøteknik, og kolleger rapporterer deres arbejde i tidsskriftet 3. januar Lille .

DNAsomer, Luo sagde, kan bære flere lægemidler såvel som RNA-molekyler designet til at blokere ekspressionen af ​​gener, en forbedring i forhold til andre lægemiddelafgivelsessystemer såsom liposomer (små indpakninger af fosfolipidmolekyler, der udgør cellemembraner) eller polymernanopartikler. Også, nogle andre leveringssystemer kan være giftige for celler, sagde forskerne.

I dets naturlige habitat i cellekernen, DNA består af langkædede molekyler, der er komplementære, fastgøres til hinanden som en streng af legoklodser over hele deres længde for at danne den berømte dobbelthelix. Luo -forskergruppen skaber korte kæder af syntetisk DNA designet til kun at vedhæfte over en del af deres længde, så de vil slutte sig til former som kryds, Ts eller Ys.

DNAsomer er samlet ud fra Y-formede enheder, hver består af tre DNA-strenge. Et lipidmolekyle er knyttet til halen af ​​Y, og lægemidler, der skal afgives, er kemisk bundet til armene. Når målet er at blokere ekspressionen af ​​gener med molekyler af siRNA (lille interfererende RNA), det syntetiske DNA kan udformes med et snit, der er komplementært til RNA'et, så RNA'et vil binde sig løst til det. Levering af siRNA har været en særlig udfordring for andre lægemiddelleveringssystemer, bemærkede forskerne.

I vandopløsning, kombinationen af ​​DNA, som tiltrækkes af vandmolekyler, og lipider, som frastødes af vand, får Y-enhederne til at samle sig selv til hule kugler fra 100 til 5, 000 nanometer i diameter, bestående af flere lag DNA, lipid og last.

"Det skønne ved dette er, at tingens krop også er en krop af stoffer, " sagde Luo. På størrelse med en virus, DNAsomet vil blive opslugt af cellemembranen og taget ind i en celle på samme måde som en virus, forklarede han. DNAsomet kan mærkes med molekyler, der er målrettet mod en bestemt type celle, såsom en kræftcelle.

Det, der sker inde i cellen for at frigive stofferne, er stadig en "sort boks, " sagde Luo, som det er med andre lægemiddelleveringssystemer, men test viser, at lasten er leveret. Forskerne fyldte DNAsomer med et fluorescerende farvestof og introducerede dem i en kultur af hamsteræggestokceller. Mikrofotos viste æggestokcellerne glødende under ultraviolet lys. Især fandt forskerne, lasten var blevet leveret både til cytoplasmaet og cellekernen, en vigtig overvejelse for multipel lægemiddellevering, da forskellige lægemidler kan have forskellige mål i cellen. I senere eksperimenter bekræftede forskerne DNAsomernes evne til at levere flere lægemidler såvel som siRNA.

DNAsomer er navngivet i analogi med liposomer. Suffikset --nogle kommer fra et latinsk ord, der betyder "krop".

Den ledende forsker på undersøgelsen er Young Hoon Roh, som var kandidatstuderende i Luo-gruppen og netop har modtaget sin ph.d. David Muller, professor i anvendt og teknisk fysik, og hans forskningsgruppe samarbejdede i projektet.