I åratal, RNA har verkat vara ett svårfångat verktyg inom nanoteknologisk forskning. Även om det är lätt att manipulera i laboratoriet, RNA är mottagligt för snabb förstörelse i kroppen när det konfronteras med ett vanligt förekommande enzym. "Enzymet RNase skär RNA slumpmässigt i små bitar, mycket effektivt och inom några minuter, " förklarar Peixuan Guo från University of Cincinnati.

Men genom att ersätta en kemisk grupp i makromolekylen, Dr Guo säger att han och andra forskare har hittat ett sätt att kringgå RNas och skapa stabila tredimensionella konfigurationer av RNA, kraftigt utökar möjligheterna för RNA inom nanoteknik. Dr Guo och hans kollegor publicerade sina resultat i tidskriften ACS Nano . Dr. Guo är huvudutredare för Cancer Nanotechnology Platform Partnership vid University of Cincinnati, ett av 12 sådana partnerskap som finansieras av National Cancer Institute.

I sitt arbete, Dr Guo och hans kollegor fokuserade på ribosringarna som, tillsammans med alternerande fosfatgrupper, bildar ryggraden i RNA. Genom att byta en del av ribosringen, Dr Guo och hans team ändrade strukturen på molekylen, vilket gör det oförmöget att binda med RNas och kan motstå nedbrytning. "RNas-interaktion med RNA kräver en matchning av strukturell konformation, " förklarade han. "När RNA-konformationen har förändrats, RNaset kan inte känna igen RNA och bindningen blir ett problem." Medan tidigare forskare har visat att denna förändring gör RNA stabilt i en dubbelhelix, Dr Guo säger att de inte studerade dess potential att påverka veckningen av RNA till en tredimensionell struktur som är nödvändig för nanoteknik.

Efter att ha skapat RNA-nanopartikeln, Guo och hans kollegor använde den framgångsrikt för att driva DNA-förpackningens nanomotor av bakteriofag phi29, ett virus som infekterar bakterier. "Vi fann att det modifierade RNA:t kan vikas in i sin 3D-struktur på lämpligt sätt, och kan utföra sina biologiska funktioner efter modifiering, " säger Guo. "Våra resultat visar att det är praktiskt att producera RNase-resistenta, biologiskt aktiv, och stabilt RNA för tillämpning inom nanoteknik."

Eftersom stabila RNA-molekyler kan användas för att montera en mängd olika nanostrukturer, Guo säger att de är ett idealiskt verktyg för att leverera riktade terapier till cancerceller eller virusinfekterade celler. "RNA-nanopartiklar kan tillverkas med en enkelhetsnivå som är karakteristisk för DNA samtidigt som de har en mångsidig struktur och katalytisk funktion som liknar den hos proteiner. Med denna RNA-modifiering, förhoppningsvis kan vi öppna nya vägar för studier inom RNA-nanoteknik."

Detta jobb, som beskrivs i en artikel med titeln, "Tillverkning av stabila och RNasae-resistenta RNA-nanopartiklar som är aktiva för att utrusta nanomotorerna för viral DNA-förpackningsteknik av självmonterad nanopartikelplattform för exakt kontrollerad kombinationsterapi, " stöddes delvis av NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, ett omfattande initiativ utformat för att påskynda tillämpningen av nanoteknik för att förebygga, diagnos, och behandling av cancer. Ett sammandrag av denna artikel finns på tidskriftens webbplats.