Найден способ защиты ДНК-оригами
Ученые разработали и синтезировали молекулы с точной последовательностью и длиной для эффективной защиты трехмерных наноструктур ДНК от разрушения. Результаты работы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Подобно японскому искусству складывания бумаги, ДНК-оригами – это придание длинным гибким цепям ДНК желаемой формы путем «сшивания» различных частей цепи с комплементарными парами оснований. Такие наноразмерные структуры могут быть полезны для многих биомедицинских приложений, в том числе адресной доставки лекарств и генов к желаемым тканям или клеткам, визуализации биологических процессов внутри организма и создания биосенсоров. Однако такое использование этих молекулярных структур требует наличия защиты ДНК-оригами от изменения в биологических жидкостях, которое может повлечь включение нецелевых функций.
Специалисты Брукхейвенской национальной лаборатории нашли один из способов увеличения стабильности ДНК-оригами. Для этого они синтезировали биосовместимые молекулы, называемые пептоидами, с четко определенной длиной и молекулярным составом последовательности. Пептоиды – это непептидные молекулы, которые имеют аналогичную им структуру и действуют как регуляторные пептиды.
Ученые покрыли ими ДНК-оригами в форме октаэдра, которое само по себе обладает высокой механической стабильностью и большим открытым пространством для перевозки наноразмерных грузов, таких как низкомолекулярные противораковые препараты. Авторы также показали, что пептоидные покрытия эффективно защищают ДНК-оригами в различных физиологических условиях и могут быть использованы для добавления различных химических функций, необходимых для использования в биомедицине.
ДНК-оригами с защитным пептоидным покрытием снижает гидролиз трипсином инкапсулированного бычьего сывороточного альбумина, меченого флуорофором (BSA). Рисунок из пресс-релиза Brookhaven National Laboratory Protecting DNA Origami for Anti-Cancer Drug Delivery – ВМ.
Исследователи изучили структурную стабильность покрытого пептоидами ДНК-оригами в нескольких типах физиологических условий: в растворе, содержащем низкую концентрацию положительно заряженных ионов магния в растворе с ДНК-специфической нуклеазой, и в средах с клеточными культурами, содержащими как нуклеазы, так и ионы магния. Как правило, высокая концентрация ионов Mg необходима для стабилизации ДНК-оригами за счет уменьшения отталкивания между двумя молекулами, но физиологические жидкости содержат гораздо более низкие концентрации, которые не производят такого эффекта.
Результаты показали, что структура ДНК-оригами осталась точно такой же в любой физиологической среде, если они предварительно были покрыты пептоидами. Теперь исследователи намерены изучить эффективность комбинированной терапии, в состав которой входит функционализированное пептоидами ДНК-оригами с доксорубицином и трастузумаб. Такая терапия будет нацелена на HER2-позитивные клетки рака молочной железы.
Индикатор
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
