(PhysOrg.com) - Forskare vid Georgia Institute of Technology och Emory University har utvecklat en ny metod för att leverera små bitar av genetiskt material till kroppen för att förbättra behandlingen av inflammatoriska tarmsjukdomar. Att leverera korta RNA-strängar till celler har blivit ett populärt forskningsområde på grund av dess potentiella terapeutiska tillämpningar, men hur man levererar dem till målceller i en levande organism har varit ett hinder.

I den 10 oktober förväg onlineupplagan av tidskriften Naturmaterial, forskare beskriver hur de kapslade in korta bitar av RNA i konstruerade partiklar som kallas tioketala nanopartiklar och oralt levererade det genetiska materialet direkt till djurens inflammerade tarmar. Forskningen sponsrades av National Science Foundation och National Institutes of Health.

"De tioketala nanopartiklarna vi designade är stabila i både syror och baser och bryter bara upp för att frigöra RNA-bitarna i närvaro av reaktiva syrearter, som finns i och runt inflammerad vävnad i mag -tarmkanalen hos personer med inflammatoriska tarmsjukdomar, "sa Niren Murthy, en docent vid Wallace H. Coulters avdelning för biomedicinsk teknik vid Georgia Tech och Emory University.

Detta arbete gjordes i samarbete med Emory University Division of Digestive Diseases professor Shanthi Sitaraman, docent Didier Merlin och postdoktor Guillaume Dalmasso.

De tioketala nanopartiklarna skyddar de små störande RNA:erna (siRNAs) från den hårda miljön i mag-tarmkanalen och riktar dem direkt till de inflammerade tarmvävnaderna. Detta lokaliserade tillvägagångssätt är nödvändigt eftersom siRNA kan orsaka stora biverkningar om de injiceras systemiskt.

I tidningen, tioketalnanopartiklarna formulerades av en ny polymer - poly-(1, 4-fenylenacetondimetylentioketal) (PPADT)-och konstruerad för att ha en diameter på cirka 600 nanometer för optimal oral leverans.

För sina experiment, forskarna använde en musmodell av ulcerös kolit - en försvagande inflammatorisk tarmsjukdom där matsmältningskanalen blir inflammerad, orsakar svår diarré och buksmärtor som kan leda till livshotande komplikationer.

Forskarna administrerade oralt tioketala nanopartiklar laddade med siRNA som hämmar ett inflammationsfrämjande cytokin som kallas tumörnekrosfaktor - alfa (TNF-α). Nanopartiklarna reste direkt till musens kolon där reaktiva syrearter producerades i överskott och minskade cytokinproduktionsnivåerna där.

Vävnadsprover från kolon som behandlats med siRNA levererat av dessa tioketala nanopartiklar uppvisade intakta epitel, väldefinierade fingerliknande "krypt" strukturer och lägre nivåer av inflammation - tecken på att tjocktarmen var skyddad mot ulcerös kolit.

"Eftersom ulcerös kolit är begränsad till tjocktarmen, dessa resultat bekräftar att de siRNA-laddade tioketala nanopartiklarna förblir stabila i icke-inflammerade regioner i mag-tarmkanalen medan siRNA riktas mot inflammerade tarmvävnader, " förklarade tidningens huvudförfattare Scott Wilson, en doktorand vid Georgia Tech School of Chemical &Biomolecular Engineering.

Papperet visade att tioketala nanopartiklar har de kemiska och fysikaliska egenskaper som behövs för att övervinna hindren för mag -tarmvätskor, tarmslemhinna och cellbarriärer för att ge terapi till inflammerade tarmvävnader, han lade till.

Forskarna arbetar för närvarande med att öka nedbrytningshastigheten för nanopartiklar och förbättra deras reaktivitet med reaktiva syrearter. Teamet planerar också att genomföra en biodistributionsstudie för att detaljera hur nanopartiklarna färdas genom kroppen.

"Polymertoxicitet är något vi måste undersöka ytterligare, men under denna studie upptäckte vi att tioketala nanopartiklar laddade med siRNA har en celltoxicitetsprofil som liknar nanopartiklar formulerade från det FDA-godkända materialet poly(mjölk-ko-glykolsyra) (PLGA), " tillade Murthy.

I framtiden, tioketala nanopartiklar kan bli en betydande aktör i behandlingen av många gastrointestinala sjukdomar kopplade till tarminflammation, inklusive gastrointestinala cancerformer, inflammatoriska tarmsjukdomar och virusinfektioner, enligt Murthy.