• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare tittar på frisättning av läkemedel mot cancer från DNA-nanostrukturer i realtid

    Anti-cancer Dox-molekyler (röda) laddas in i DNA-origami nanostrukturer (blå fluga) genom interkalering. 2) DNA-origami spjälkas av endonukleas (grönt). 3) Eftersom origamin bryts ner till korta enkelsträngade fragment, Dox släpps ut i den omgivande miljön. Kredit:Aalto-universitetet

    DNA-nanoteknologin – det forskningsfält som använder DNA-molekyler som byggmaterial – har utvecklats snabbt under de senaste åren och möjliggjort konstruktionen av allt mer komplexa nanostrukturer. DNA nanostrukturer, som DNA-origami, fungera som en utmärkt grund för nanobärarbaserade läkemedelsleveransapplikationer, och exempel på deras användning i medicinska behandlingar har redan visats. Även om stabiliteten hos sådana DNA-nanostrukturer under fysiologiska förhållanden kan förbättras, lite är känt om deras matsmältning av endonukleaser, som, finns överallt i vårt blod och vävnader, är ansvariga för att förstöra främmande DNA i våra kroppar.

    För att ta itu med denna framväxande fråga, ett team av forskare från Aalto-universitetet (Finland), universitetet i Jyväskylä (Finland), Ludwig-Maximilian-Universität München (Tyskland) och Universität Paderborn (Tyskland) har hittat ett sätt att studera den endonukleasdrivna nedbrytningen av drogladdade DNA-nanostrukturer i realtid.

    Forskarnas tidigare experiment använde höghastighets atomkraftsmikroskopi för att visa att designen av DNA-origami spelar en roll för hur snabbt de går sönder i en endonukleasrik miljö. Även om de kunde följa matsmältningsprocessen på en enkelstrukturnivå, tillvägagångssättet var begränsat till tvådimensionella DNA-origamiformer avsatta på ett mikroskopsubstrat.

    Nu har gruppen övervakat DNA-nedbrytning och det efterföljande anti-cancerläkemedlet doxorubicin (Dox) frisättning från DNA-strukturerna. Läkemedlet binder mellan DNA-baspar.

    "Vi observerade både matsmältnings- och läkemedelsfrisättningsprofilerna när läkemedlet frisätts vid DNA-fragmentering av nukleaser, och viktigare, i lösningsfasen. Med denna metod kan vi faktiskt se det kollektiva beteendet hos alla nanostrukturer när de flyter fritt i vätska, säger adjungerad professor Veikko Linko från Aalto-universitetet, som ledde studien.

    "Det verkar som att matsmältningen sker annorlunda på substrat och i lösning, och genom att kombinera dessa två typer av information, vi kan bättre förstå hur nanostrukturerna smälts av nukleaser i blodomloppet. Dessutom, vi visade att läkemedelsfrisättningsprofilerna var nära kopplade till matsmältningsprofilerna, och ett brett spektrum av läkemedelsdoser kan uppnås helt enkelt genom att ändra formen eller geometrin på DNA-nanostrukturen, " förklarar doktoranden Heini Ijäs, huvudförfattaren till forskningen.

    När teamet undersökte bindningen av Dox till DNA-strukturerna i detalj, de upptäckte att majoriteten av tidigare studier har kraftigt överskattat Dox-laddningskapaciteten hos DNA-origami.

    "Anti-cancereffekterna av Dox-utrustade DNA-nanostrukturer har rapporterats i många publikationer, men det verkar som om dessa effekter främst kan ha orsakats av fria eller aggregerade Dox-molekyler, inte av de drogladdade DNA-motiven. Vi tror att denna typ av information är avgörande för utvecklingen av säkra och effektivare läkemedelsleveranssystem, och för oss ett steg närmare verkliga DNA-baserade biomedicinska tillämpningar, säger Ijäs.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com