Наноструктуры из цепочек ДНК могут инкапсулировать и высвобождать низкомолекулярные лекарства
Исследователи из Университета Макгилла сообщают, что наноразмерные «клетки», собранные из цепочек ДНК, могут инкапсулировать низкомолекулярные лекарственные препараты и высвобождать их в ответ на специфический стимул.
Исследование, опубликованное 1 сентября в Nature Chemistry, представляет собой шаг к использованию биологических наноструктур для доставки лекарств к больным клеткам пациентов. Результаты также открывают новые возможности для проектирования наноматериалов на основе ДНК.
«Эта работа важна как для доставки лекарств, так и для фундаментальной структурной биологии и нанотехнологий», — говорит профессор химии Ханади Слейман, руководившая исследованием.
В экспериментах учёные сначала создали ДНК-кубы из коротких цепочек ДНК и модифицировали их липидоподобными молекулами. Эти липиды действуют как липкие участки, которые соединяются внутри ДНК-куба в «рукопожатие», формируя ядро, способное удерживать груз, например, молекулы лекарства.
Также было обнаружено, что если разместить липкие участки на внешней грани куба, два куба могут соединиться друг с другом. Этот новый способ сборки имеет сходство с тем, как белки сворачиваются в функциональные структуры.
Ранее лаборатория Слейман показала, что наночастицы золота можно загружать и высвобождать из ДНК-нанотрубок. Однако новое исследование впервые демонстрирует подобную манипуляцию с малыми молекулами, которые значительно меньше наночастиц золота, с использованием ДНК-наноструктуры.
ДНК-структуры обладают несколькими потенциальными преимуществами перед синтетическими материалами для доставки лекарств: их можно строить с высокой точностью, они биодеградируемы, а их размер, форма и свойства легко настраиваются.
ДНК-клетки можно запрограммировать на высвобождение лекарства в присутствии определённой последовательности нуклеиновых кислот. «Многие больные клетки, например раковые, сверхэкспрессируют определённые гены. Можно представить ДНК-куб, который доставит лекарство в среду больной клетки, и это спровоцирует высвобождение препарата».
Группа Слейман в сотрудничестве с Исследовательским институтом Леди Дэвис проводит исследования на клетках и животных, чтобы оценить жизнеспособность этого метода для лечения хронического лимфолейкоза (ХЛЛ) и рака простаты.