Spanska forskare vid Universitat Autonoma de Barcelona har upptäckt en ny genterapimetod med partiklar som endast mäter några nanometer som inkapslar genetiskt material och introducerar sig direkt i cellkärnan. Nanodiskarna, som forskare har döpt partiklarna, färdas snabbt till det inre av cellen tills den når kärnan, vilket ökar effektiviteten av genöverföringsprocessen.
En av utmaningarna med genterapi - en uppsättning metoder som syftar till att behandla flera nukleinsyrasjukdomar (DNA eller RNA) - är att försäkra sig om att detta material kommer direkt till cellkärnan utan att förlora en betydande mängd på vägen och utan att producera eventuella oönskade biverkningar. Med detta mål, forskare experimenterar med användningen av olika typer av vektorer, molekyler som kan transportera genetiskt material till rätt plats. Nuvarande, naturliga "deaktiverade" virus är de vanligaste vektorerna i kliniska prövningar, deras biverkningar begränsar emellertid ofta terapeutisk tillämpning.
Ett av de mest lovande alternativen inom detta område är användningen av konstgjorda virus. Dessa virus kan konstrueras genom genteknik genom att sätta samman små proteinstrukturer som består av peptider, proteiners byggstenar.
Teamet av forskare, ledd av Antonio Villaverde, föreläsare vid Institutionen för genetik och mikrobiologi, forskare vid UAB Institute of Biotechnology and Biomedicine och Biomedical Research Networking Center in Bioengineering, Biomaterial och nanomedicin (CIBER-BBN), visade att peptiden R9, bildad av en specifik typ av aminosyra (arginin), kan inkapsla genetiskt material, sätta ihop sig med andra identiska molekyler för att bilda nanopartiklar och gå direkt in i cellkärnan för att frigöra materialet som den innehåller. Nanopartiklarna har formen av en skiva, med en diameter som mäter 20 nanometer och en höjd av 3 nm.
Studien publicerades nyligen i tidskrifterna Biomaterial och nanomedicin och beskriver hur forskare studerade prestandan hos R9 nanodiskar i det inre av cellerna med hjälp av konfokalmikroskopitekniker som tillhandahålls av UAB Microscopy Service och tillämpas av Dr Mònica Roldán. Bilderna visar att när cellmembranet passerat, partiklar färdas direkt till kärnan med en hastighet av 0,0044 mikrometer per sekund, tio gånger snabbare än om de spreds passivt i det inre. Nanopartiklar ackumuleras i kärnans inre och inte i cytoplasman - den tjocka vätskan mellan cellmembranet och kärnan - och ökar därför deras effektivitet. En av bilderna valdes ut av tidningen Biomaterial som en av årets 12 bilder.
Deltog i denna upptäckt var forskare från Institutet för materialvetenskap i Barcelona (ICMAB-CSIC), det katalanska institutet för forskning och avancerade studier (ICREA), och Kataloniens tekniska universitet. Upptäckten representerar en ny kategori av nanopartiklar som erbjuder terapeutiska fördelar. Enligt Dr Esther Vázquez, chef för projektet, "nanodiskar monteras automatiskt, rör sig snabbt, förbli stabila och förflyttas till det inre av kärnan. Detta gör dem till ett lovande verktyg som en prototyp för säker administrering av nukleinsyror och funktionella proteiner."
