Ikke dine konventionelle nukleinsyrer

Northwestern Universitys Chad A. Mirkin, en verdenskendt leder inden for nanoteknologisk forskning og dens anvendelse, har opfundet og udviklet et kraftfuldt materiale, der kunne revolutionere biomedicin:sfæriske nukleinsyrer (SNA'er).

Mirkin vil diskutere SNA'er og deres anvendelser inden for terapi og diagnostik i en tale med titlen "Nanostructures in Biology and Medicine" på American Association for the Advancement of Science (AAAS) årsmøde i Boston. Hans præsentation er en del af symposiet "Convergence of Physical, Ingeniørarbejde, and Life Sciences:Next Innovation Economy" afholdes fredag ​​d. 15. februar.

Potentielle anvendelser omfatter brug af SNA'er til at transportere nukleinsyrebaserede terapeutika til hjernen til behandling af glioblastom, den mest aggressive form for hjernekræft, samt andre neurologiske lidelser som Alzheimers og Parkinsons sygdomme. Mirkin forfølger aggressivt behandlinger for sådanne sygdomme med Alexander H. Stegh, en assisterende professor i neurologi ved Northwesterns Feinberg School of Medicine.

"Disse strukturer er virkelig ret spektakulære og utroligt funktionelle, " sagde Mirkin. "Folk tænker ikke typisk på DNA i sfærisk form, men dette nye arrangement af nukleinsyrer giver interessante kemiske og fysiske egenskaber, der er meget forskellige fra konventionelle nukleinsyrer."

Sfæriske nukleinsyrer består af tætpakkede, højt orienterede nukleinsyrer arrangeret på overfladen af ​​en nanopartikel, typisk guld eller sølv. De små giftfri kugler, hver omkring 15 nanometer i diameter, kan gøre ting, som den velkendte, men mere besværlige dobbelthelix ikke kan:

• SNA'er kan naturligt trænge ind i celler og bevirke genet knockdown, gør SNA'er til et overlegent værktøj til behandling af genetiske sygdomme ved hjælp af genreguleringsteknologi.
• SNA'er kan nemt krydse formidable barrierer i den menneskelige krop, herunder blod-hjerne-barrieren og de lag, der udgør huden.
• SNA'er fremkalder ikke et immunrespons, og de modstår nedbrydning, resulterer i længere levetider i kroppen.

"Medicinområdet har brug for nye konstruktioner og strategier til behandling af sygdom, " sagde Mirkin. "Mange af de måder, vi behandler sygdom på, er baseret på gamle metoder og materialer. Nanoteknologi giver mulighed for hurtigt at skabe nye strukturer med egenskaber, der er meget forskellige fra konventionelle former for stof."

Mirkin er George B. Rathmann-professor i kemi ved Weinberg College of Arts and Sciences og professor i medicin, kemisk og biologisk teknik, biomedicinsk teknik og materialevidenskab og teknik. Han er direktør for Northwesterns International Institute for Nanotechnology (IIN).

Sidste år, Mirkin og Amy S. Paller, M.D., formand for dermatologi og professor i pædiatri ved Feinberg, var de første til at demonstrere brugen af ​​kommercielle fugtighedscreme til at levere genreguleringsteknologi til hudkræftbehandling. Stoffet, bestående af SNA'er, trængte ind i hudens lag og målrettede selektivt sygdomsfremkaldende gener, mens de skånede normale gener.

"Vi kan nu gå efter et helt nyt sæt sygdomme, " sagde Mirkin. "Takket være Human Genome Project og al genomforskningen gennem de sidste to årtier, vi har et enormt antal kendte mål. Og vi kan bruge det samme værktøj til hver, den sfæriske nukleinsyre. Vi ændrer simpelthen sekvensen for at matche målgenet. Det er kraften ved genreguleringsteknologi."