Gummiegenskaber hjælper RNA-nanopartikler til at målrette tumorer effektivt og hurtigt forlade kroppen

En ny undersøgelse foretaget af forskere ved Ohio State University Comprehensive Cancer Center—Arthur G. James Cancer Hospital og Richard J. Solove Research Institute (OSUCCC—James) viser, at RNA-nanopartikler har elastiske og gummiagtige egenskaber, der hjælper med at forklare, hvorfor disse partikler retter sig mod tumorer så effektivt, og hvorfor de har lavere toksicitet i dyreforsøg.

RNA-nanopartikler viser stort løfte for målrettet levering af kræftlægemidler. At forstå deres struktur og adfærd er afgørende for deres mulige fremtidige brug.

Dette studie, offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano , afslører, at RNA-nanopartikler har elastiske og gummiagtige egenskaber, der gør det muligt for molekylerne at strække sig og vende tilbage til deres normale form. Forskere siger, at disse egenskaber kunne hjælpe partiklerne med at målrette tumorer ved at sætte dem i stand til at glide gennem de dårligt formede vægge af tumorblodkar og trænge ind i en tumormasse.

Forskerne beviste yderligere, at de samme gummiagtige egenskaber gør det muligt for RNA-nanopartikler at slippe gennem nyrefiltrene og udskilles i urinen en halv time efter systemisk injektion, derved fjernes dem fra kroppen relativt hurtigt. At, på tur, kan reducere tilbageholdelsen af ​​anticancermidlet i vitale organer, sænke et middels toksicitet.

"Vi viser, at RNA-nanopartikler har en fleksibilitet, der giver mulighed for samling af molekylære strukturer, der har strækbare vinkler, " siger studieleder og tilsvarende forfatter Peixuan Guo, Ph.D., professor i College of Pharmacy og Sylvan G. Frank Begavet Chair i Pharmaceutics and Drug Delivery. Guo er også i OSUCCC—James Translational Therapeutics Research Program.

"Disse resultater viser de gummiagtige egenskaber af RNA-nanopartikler, og hvorfor disse molekyler lover meget for industrielle og biomedicinske anvendelser, især som bærere for målrettet levering af lægemidler mod kræft, " siger Guo, der leder Ohio State's Center for RNA Nanobiotechnology and Nanomedicine.

Til denne undersøgelse, Guo og hans kolleger testede elasticiteten af ​​nukleinsyrepolymerer ved at strække og afslappe individuelle RNA-nanopartikler, mens de udsætter RNA-nanopartikler for elasticitetsundersøgelser ved hjælp af dobbeltstråle optisk pincet bygget i Guo lab. Endelig, de brugte dyremodeller til at studere biofordelingen, udskillelse og tilbageholdelse af RNA-nanopartikler. Dette omfattede måling af udskillelse af partikler i urin, sammen med undersøgelsen af ​​effekten af ​​deres form og størrelse.

Nøgleresultater omfatter:

• RNA-nanopartikler er strækbare og krympelige, som gummi, selv efter gentagen forlængelse og afspænding med flere gentagelser med en optisk pincet.
• I dyremodeller, RNA-nanopartikler viser stærkere kræftmålretning og lavere akkumulering i raske organer sammenlignet med guld- og jernnanopartikler af lignende størrelse.
• Også i dyremodeller, inden for en halv time efter systemisk injektion, RNA-nanopartikler, der var 5, 10 og 20 nm i størrelse blev filtreret af nyrerne og bibeholdt deres oprindelige struktur i urinen, selvom den øvre grænse for nyreporestørrelse for filtrering generelt er 5,5 nm. Dette tyder på, at de større RNA-nanopartikler gled som gummi og amøbe gennem filtreringsporer, derefter vendt tilbage til deres oprindelige størrelse og form i urinen.

"Samlet set, "Guo siger, "Vi mener, at disse resultater yderligere understøtter udviklingen af ​​RNA-nanopartikler til målrettet levering af kræftlægemidler eller terapeutisk RNA."

Andre forskere involveret i denne undersøgelse var Chiran Ghimire, Hongzhi Wang, Hui Li, Mario Vieweger og Congcong Xu, Ohio State University.