Nanopore åbner ny cellulær døråbning til medicintransport

En levende celle er bygget med barrierer for at holde tingene ude – og forskere forsøger konstant at finde måder at smugle molekyler ind på. Professor Giovanni Maglia (Biochemistry, Molekylær og strukturel biologi, KU Leuven) og hans team har konstrueret en biologisk nanopore, der fungerer som en selektiv drejedør gennem en celles lipidmembran. Nanoporen kan potentielt bruges i genterapi og målrettet lægemiddellevering.

Alle levende celler er omsluttet af en lipidmembran, der adskiller cellens indre fra det ydre miljø. Tilstrømningen af ​​molekyler gennem cellemembranen er stramt reguleret af membranproteiner, der fungerer som specifikke døråbninger for handel med ioner og næringsstoffer. Membranproteiner kan også bruges af celler som våben. Sådanne proteiner angriber en celle ved at lave huller – nanoporer – i 'fjendtlige' cellemembraner. Ioner og molekyler lækker fra hullerne, til sidst forårsager celledød.

Forskere forsøger nu at bruge nanoporer til at smugle DNA eller proteiner over membraner. Når man først er inde i en celle, DNA-molekylet kunne omprogrammere cellen til en bestemt handling. Professor Maglia forklarer:"Vi er nu i stand til at konstruere biologiske nanoporer, men den svære del er præcis at kontrollere passagen af ​​molekyler gennem nanoporernes døråbninger. Vi ønsker ikke, at nanoporen lukker alt ind. vi ønsker at begrænse adgangen til specifik genetisk information i specifikke celler."

svingdør

Professor Maglia og hans team lykkedes med at konstruere en nanopore, der fungerer som en svingdør for DNA-molekyler. "Vi har introduceret en selektiv DNA-svingdør på toppen af ​​nanoporen. Specifikke DNA-nøgler i opløsning hybridiserer til DNA-døren og transporteres hen over nanoporen. En anden DNA-nøgle på den anden side af nanoporen frigiver derefter den ønskede genetiske information. A ny cyklus kan så begynde med et andet stykke DNA – så længe det har den rigtige nøgle. nanoporen fungerer på samme tid som et filter og et transportbånd."

"Med andre ord, vi har udviklet et selektivt transportsystem, som i fremtiden kan bruges til at levere medicin ind i cellen. Dette kunne være særligt nyttigt i genterapi, som involverer at indføre genetisk materiale i degenererede celler for at deaktivere eller omprogrammere dem. Det kan også bruges til målrettet medicinlevering, som involverer administration af medicin direkte ind i cellen. Mulighederne er lovende."

Forskernes resultater blev offentliggjort i en nylig udgave af Naturkommunikation .