(Phys.org)—Sean Hemp från Raleigh, N.C., en Ph.D. student i kemi på College of Science, hjälper till att uppfinna nya terapier som riktar sig mot genetisk sjukdom och cancer.

Jobbar med Timothy Long, professor i kemi vid College of Science och en del av Virginia Tech Center for Drug Discovery, Hampa skapar polymerer för att leverera nukleinsyra – de molekyler som bär genetisk information i DNA och RNA.

"Sean är ett exempel på en genuin uppfinnare. Han har en otyglad passion i kombination med skarpt intellekt och smittande nyfikenhet, "sa Long.

Att leverera främmande DNA och RNA till kroppen är svårt, men kan tjäna flera hälsofördelar, särskilt när det gäller genetisk sjukdom och cancer, enligt Hemp. Effektivt upptag av nukleinsyror möjliggör leverans av genetisk kod som kan korrigera felaktigt DNA eller eliminera muterande celler, såsom cancer.

"Kroppens naturliga försvarssystem upptäcker snabbt naket DNA eller RNA och eliminerar dem, " sa hampa.  "Polymerer är en viktig del av att leverera nukleinsyran och riktar sig endast mot cancerceller."

Samarbetar med ett lokalt bioteknikföretag, Techulon, Hampa utvecklar en fosfoniumbaserad polymer för leverans av nukleinsyra. Fosfoniumgrupper är positivt laddade och nukleinsyrorna är negativt laddade, så de två binder elektrostatiskt för att producera en nanopartikel. Denna process skapar en kapsel i vilken nukleinsyran skyddas av polymeren. Efter denna bindning inträffar, nanopartikeln förblir positivt laddad, vilket gör det mer sannolikt för cellulärt upptag eftersom cellväggen är negativ.

Dock, en stor utmaning i läkemedelsleveransen är att undvika skador på friska celler.

"De flesta cancerterapier är ganska urskillningslösa. De skadar alla celler, inte bara cancerceller. Det är därför någon som genomgår kemoterapi kan tappa håret, ", sa hampa. "Tillägget av målgruppsgrupper till nanopartiklarna möjliggör selektiv behandling av cancerceller över friska celler."

Cancerns snabba tillväxt gör den sårbar. De snabbt växande cellerna behöver näringsämnen och inkluderingen av dessa näringsämnen som en del av den beväpnade nanopartikeln gör det möjligt för forskare som hampa att bara rikta in sig på cancerceller.

I försöksstudier, Hamps team har kunnat visa att fosfoniumpolymeren framgångsrikt levererar nukleinsyra i ett provrör. Arbetar med Techulon, han omsätter denna kunskap till tillämpning genom att förbereda den polymeren för användning in vivo.

Hemp har varit medförfattare till två artiklar som stödjer dessa fynd i Biomakromolekyler tidskrift:"Fosfoniuminnehållande diblocksampolymerer för förbättrad kolloidal stabilitet och effektiv nukleinsyratillförsel" och "Fosfoniuminnehållande polyelektrolyter för icke-viral genleverans."

"Förhoppningen är att skapa polymeren. När läkemedelstillförseln är där, forskare kan ändra nukleinsyran och specifikt skräddarsy den till den typ av cancer de behandlar, " sa hampa.

"Sean kommer säkert att uppfinna framtiden, "Sade Long. "Hans upptäckter inom siRNA-leverans med serumstabila vektorer erbjuder chansen att förstå cancerbehandling med en aldrig tidigare skådad fosforinnehållande molekylstruktur."