En ny studie av forskare vid Ohio State University Comprehensive Cancer Center—Arthur G. James Cancer Hospital och Richard J. Solove Research Institute (OSUCCC—James) visar att RNA-nanopartiklar har elastiska och gummiliknande egenskaper som hjälper till att förklara varför dessa partiklar riktar sig så mycket mot tumörer. effektivt och varför de har lägre toxicitet i djurstudier.

RNA-nanopartiklar visar stort lovande för riktad leverans av läkemedel mot cancer. Att förstå deras struktur och beteende är avgörande för deras eventuella framtida användning.

Den här studien, publiceras i tidskriften ACS Nano , avslöjar att RNA-nanopartiklar har elastiska och gummiliknande egenskaper som gör att molekylerna kan sträcka sig och återgå till sin normala form. Forskare säger att dessa egenskaper kan hjälpa partiklarna att rikta in sig på tumörer genom att göra det möjligt för dem att glida igenom de dåligt formade väggarna i tumörblodkärlen och komma in i en tumörmassa.

Forskarna bevisade vidare att samma gummiliknande egenskaper gör att RNA-nanopartikeln kan glida genom njurfiltren för att utsöndras i urinen en halvtimme efter systemisk injektion, och eliminerar dem från kroppen relativt snabbt. Den där, i tur och ordning, kan minska retentionen av anticancermedlet i vitala organ, sänka ett medels toxicitet.

"Vi visar att RNA-nanopartiklar har en flexibilitet som möjliggör sammansättning av molekylära strukturer som har töjbara vinklar, " säger studieledaren och motsvarande författare Peixuan Guo, Ph.D., professor vid College of Pharmacy och Sylvan G. Frank Endowed Chair i Pharmaceutics and Drug Delivery. Guo är också med i OSUCCC—James Translational Therapeutics Research Program.

"Dessa fynd visar de gummiartade egenskaperna hos RNA-nanopartiklar och varför dessa molekyler lovar mycket för industriella och biomedicinska tillämpningar, särskilt som bärare för riktad leverans av läkemedel mot cancer, säger Guo, som leder Ohio State Center for RNA Nanobiotechnology and Nanomedicine.

För denna studie, Guo och hans kollegor testade elasticiteten hos nukleinsyrapolymerer genom att sträcka och koppla av individuella RNA-nanopartiklar, samtidigt som de utsätter RNA-nanopartiklar för elasticitetsstudier med en optisk pincett med dubbla strålar inbyggd i Guo lab. Till sist, de använde djurmodeller för att studera biodistributionen, utsöndring och retention av RNA-nanopartiklar. Detta inkluderade mätning av utsöndring av partiklar i urin, tillsammans med studien om effekten av deras form och storlek.

Viktiga resultat inkluderar:

• RNA-nanopartiklar är töjbara och krympbara, som gummi, även efter upprepad förlängning och avslappning med flera upprepningar med en optisk pincett.
• I djurmodeller, RNA-nanopartiklar visar starkare cancerinriktning och lägre ackumulering i friska organ jämfört med guld- och järnnanopartiklar av liknande storlek.
• Även i djurmodeller, inom en halvtimme efter systemisk injektion, RNA-nanopartiklar som var 5, 10 och 20 nm i storlek filtrerades av njurarna och behöll sin ursprungliga struktur i urinen, även om den övre gränsen för njurporstorlek för filtrering i allmänhet är 5,5 nm. Detta tyder på att de större RNA-nanopartiklarna gled som gummi och amöba genom filtreringsporer, återgick sedan till sin ursprungliga storlek och form i urinen.

"Övergripande, " Guo säger, "vi tror att dessa fynd ytterligare stödjer utvecklingen av RNA-nanopartiklar för riktad leverans av läkemedel mot cancer eller terapeutiskt RNA."

Andra forskare som var involverade i denna studie var Chiran Ghimire, Hongzhi Wang, Hui Li, Mario Vieweger och Congcong Xu, Ohio State University.