Ett internationellt team av forskare från University of Rome Tor Vergata och University of Montreal har rapporterat, i en tidning som publicerades denna vecka i Naturkommunikation , designen och syntesen av en molekylär slangbella i nanoskala gjord av DNA som är 20, 000 gånger mindre än ett människohår. Denna molekylära slangbella kunde "skjuta" och leverera läkemedel på exakta platser i människokroppen när de utlösts av specifika sjukdomsmarkörer.

Den molekylära slangbellan är bara några nanometer lång och består av en syntetisk DNA-sträng som kan ladda ett läkemedel och sedan effektivt fungera som gummibandet i slangbellan. De två ändarna av detta DNA-"gummiband" innehåller två förankringsdelar som specifikt kan fästa vid en målantikropp, ett Y-format protein som uttrycks av kroppen som svar på olika patogener som bakterier och virus. När förankringsdelarna i slangbellan känner igen och binder till armarna på målantikroppen sträcks DNA-"gummibandet" och det laddade läkemedlet frisätts.

"En imponerande egenskap om denna molekylära slangbella, säger Francesco Ricci, Docent i kemi vid universitetet i Rom Tor Vergata, "är att det bara kan utlösas av den specifika antikroppen som känner igen förankringstaggarna i DNA-"gummibandet". Genom att helt enkelt ändra dessa taggar, man kan alltså programmera slangbellan att frigöra ett läkemedel som svar på en mängd olika antikroppar. Eftersom olika antikroppar är markörer för olika sjukdomar, detta kan bli ett mycket specifikt vapen i läkarens händer."

"En annan stor egenskap hos vår slangbella, " tillägger Alexis Vallée-Bélisle, biträdande professor vid institutionen för kemi vid University of Montreal, "är dess höga mångsidighet. Till exempel, hittills har vi visat funktionsprincipen för slangbellan med hjälp av tre olika triggerantikroppar, inklusive en HIV-antikropp, och att använda nukleinsyror som modellläkemedel. Men tack vare DNA-kemins höga programmerbarhet, man kan nu designa DNA-slungan för att "skjuta" ett brett spektrum av terapeutiska molekyler."

"Att designa denna molekylära slangbella var en stor utmaning, säger Simona Ranallo, en postdoktor i Riccis team och huvudförfattare till den nya studien. "Det krävdes en lång rad experiment för att hitta den optimala designen, som håller läkemedlet laddat i "gummiband" i frånvaro av antikroppen, utan att påverka dess skotteffektivitet för mycket när antikroppen triggar slangbellan."

Gruppen av forskare är nu ivriga att anpassa slangbellan för leverans av kliniskt relevanta läkemedel, och att visa sin kliniska effektivitet. "Vi föreställer oss att liknande molekylära slangbellor kan användas inom en snar framtid för att leverera läkemedel till specifika platser i kroppen. Detta skulle drastiskt förbättra läkemedels effektivitet och minska deras toxiska sekundära effekter, avslutar Ricci.

Nästa steg i projektet är att rikta in sig på en specifik sjukdom och läkemedel för vilken den terapeutiska slangbellan kan anpassas för testning på celler in vitro, innan testning på möss.