Nyt papir giver designprincipper for sygdomsfølende nanomaterialer

Forskere har længe søgt at udvikle lægemiddelterapier, der mere præcist kan diagnosticere, målrette og effektivt behandle livstruende sygdom som kræft, kardiovaskulære og autoimmune sygdomme. En lovende tilgang er designet af morphable nanomaterialer, der kan cirkulere gennem kroppen og give diagnostisk information eller frigive præcist målrettede lægemidler som reaktion på sygdomsmarkørenzymer. Takket være et nyligt offentliggjort papir fra forskere ved Advanced Science Research Center (ASRC) ved The Graduate Center ved City University of New York, Brooklyn College, og Hunter College, forskere har nu designvejledning, der hurtigt kan fremme udviklingen af ​​sådanne nanomaterialer.

I avisen, som står online i journalen ACS Nano , forskere detaljerer bredt anvendelige resultater fra deres arbejde for at karakterisere et nanomateriale, der kan forudsigeligt, reagerer specifikt og sikkert, når det registrerer overekspression af enzymet matrix metalloproteinase-9 (MMP-9). MMP-9 hjælper kroppen med at nedbryde unødvendige ekstracellulære materialer, men når niveauerne er for høje, det spiller en rolle i udviklingen af ​​kræft og flere andre sygdomme.

"Lige nu, der er ingen klare regler for, hvordan man optimerer nanomaterialerne til at reagere på MMP-9 på forudsigelige måder, " sagde Jiye Son, undersøgelsens hovedforfatter og en Graduate Center Ph.D. studerende, der arbejder i et af ASRC Nanoscience Initiative-laboratorierne. "Vores arbejde skitserer en tilgang, der bruger korte peptider til at skabe enzym-responsive nanostrukturer, der kan tilpasses til at påtage sig specifikke terapeutiske handlinger, som kun at målrette tumorceller og aktivere lægemiddelfrigivelse i umiddelbar nærhed af disse celler."

Forskere designede et modulært peptid, der spontant samles til nanostrukturer, og forudsigeligt og pålideligt omdanner eller nedbrydes til aminosyrer, når de kommer i kontakt med MMP-9-enzymet. De designede komponenter inkluderer et ladet segment af nanostrukturen for at lette dens sansning og engagement med enzymet; et spaltbart segment af strukturen, så det kan låse sig fast på enzymet og bestemme, hvordan det skal reagere; og et hydrofobt segment af strukturen for at lette selvsamling af den terapeutiske respons.

"Dette arbejde er et kritisk skridt i retning af at skabe nye smarte lægemiddelleveringskøretøjer og diagnostiske metoder med præcist justerbare egenskaber, der kan ændre ansigtet på sygdomsbehandling og -håndtering, " sagde ASRC Nanoscience Initiative Director Rein Ulijn, hvis laboratorium leder arbejdet. "Mens vi specifikt fokuserede på at skabe nanomaterialer, der kunne mærke og reagere på MMP-9, komponenterne i vores designvejledning kan lette udviklingen af ​​nanomaterialer, der registrerer og reagerer på andre cellulære stimuli."

Blandt andre fremskridt, forskerholdets arbejde bygger på deres tidligere resultater, som viste, at aminosyrepeptider kan indkapsle og transformere til fibrøse lægemiddeldepoter ved interaktion med MMP-9. Gruppen samarbejder med forskere ved Memorial Sloan Kettering og Brooklyn College for at bruge deres resultater til at skabe en ny cancerterapi.