Ett tvärvetenskapligt team från universitetet i Basel i Schweiz har lyckats skapa en direkt väg för konstgjorda nanobehållare att komma in i kärnan av levande celler. För detta ändamål, de producerade biokompatibla polymervesiklar som kan passera genom porerna som dekorerar membranet i cellkärnan. På det här sättet, det kan vara möjligt att transportera droger direkt in i cellens kontrollcenter.

För att bekämpa sjukdomar, olika terapier strävar efter att ingripa i patologiska processer som sker i cellkärnan. Kemoterapier, till exempel, mål biokemiska reaktioner som är involverade i proliferationen av cancerceller, medan syftet med genterapier är att infoga en önskad gen i kärnan. Därför, en utmaning inom nanomedicinområdet är att utveckla en pålitlig metod för att introducera aktiva substanser specifikt i cellkärnan.

Forskare vid universitetet i Basel har nu utvecklat små nanobehållare som gör just det i levande celler. Dessa nanobehållare kan passera genom kärnporkomplexen som styr transporten av molekyler in i och ut ur cellkärnan. Utvecklingen av dessa så kallade polymersomer involverade ett mycket tvärvetenskapligt team av forskare från det schweiziska nanovetenskapsinstitutet, Biozentrum och Institutionen för kemi.

Inträdesbiljett till kärnan

Forskare använde ett knep för att styra de konstgjorda nanobehållarna genom kärnporkomplexen:"Dessa polymersomer, som är cirka 60 nanometer stora, är inkapslade av ett flexibelt polymermembran som efterliknar naturliga membran, " förklarar kemisten professor Cornelia Palivan. "Men, de är mer robusta än lipidvesiklar och kan funktionaliseras efter behov."

Dessutom, forskarna konstruerade polymersomerna med nukleära lokaliseringssignaler bundna till dem – vilket gav dem en inträdesbiljett till kärnan, så att säga. Celler använder dessa signaler för att skilja mellan molekyler som behöver transporteras in i kärnan och de som bör hållas utanför. På det här sättet, de nukleära lokaliseringssignalerna används för att maskera de konstgjorda nanobehållarna som tillåten last.

Inspirerad av naturen

"Närvaron av nukleära lokaliseringssignaler gör det möjligt för polymersomerna att kapa det cellulära transportmaskineriet som levererar last genom kärnporkomplexen, " förklarar professor Roderick Lim. Den här egenskapen är på liknande sätt baserad på naturen:"Denna strategi används också av vissa virus, sa biofysikern.

Forskarna kunde spåra polymersomernas väg in i cellkärnan genom att fylla dem med olika färgämnen och observera dem med olika mikroskopiska tekniker. Detta bekräftade den framgångsrika transporten av de konstgjorda nanobehållarna in i cellkärnan in vitro såväl som in vivo i levande celler. För framtida utredningar, dessa färgämnen kommer att ersättas av terapeutiska medel.

"Dessa fynd visar att polymersomerna vi har utvecklat gör det möjligt att leverera artificiell last mycket specifikt in i cellkärnan. nanobehållare utan nukleära lokaliseringssignaler kunde inte detekteras i cellkärnan, " enligt första författaren Christina Zelmer, sammanfattar studien.

Studien publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences .