Модифицированная РНК создает стабильные терапевтические наночастицы
РНК долгое время казалась неуловимым инструментом в нанотехнологических исследованиях. Хотя её легко манипулировать в лаборатории, в организме РНК быстро разрушается под действием широко распространённого фермента. «Фермент РНКаза эффективно и за считанные минуты случайным образом разрезает РНК на мелкие фрагменты», — объясняет Пейсюань Го из Университета Цинциннати.
Однако, заменив одну химическую группу в макромолекуле, исследователи нашли способ обойти РНКазу и создать стабильные трёхмерные структуры из РНК, что значительно расширяет её возможности в нанотехнологиях. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano. Доктор Го является соруководителем Партнёрства по нанотехнологиям в онкологии в Университете Цинциннати, одного из 12 таких партнёрств, финансируемых Национальным институтом рака (NCI).
В своей работе учёные сосредоточились на рибозных кольцах, которые вместе с чередующимися фосфатными группами образуют основу РНК. Изменив один участок рибозного кольца, команда изменила структуру молекулы, сделав её неспособной связываться с РНКазой и устойчивой к деградации. «Взаимодействие РНКазы с РНК требует соответствия структурных конформаций. Когда конформация РНК изменена, РНКаза не может её распознать, и связывание становится проблемой», — пояснил Го. Хотя предыдущие исследования показали, что такая модификация стабилизирует РНК в двойной спирали, её потенциал для сворачивания РНК в трёхмерные структуры, необходимые для нанотехнологий, не изучался.
Создав наночастицу из РНК, Го и его коллеги успешно использовали её для приведения в действие ДНК-упаковывающего наномотора бактериофага phi29. «Мы обнаружили, что модифицированная РНК может правильно сворачиваться в свою 3D-структуру и после модификации выполнять свои биологические функции. Наши результаты демонстрируют, что можно создавать устойчивые к РНКазе, биологически активные и стабильные РНК для применения в нанотехнологиях».
Поскольку стабильные молекулы РНК можно использовать для сборки различных наноструктур, они являются идеальным инструментом для доставки целевой терапии в раковые или инфицированные вирусом клетки. «Наночастицы РНК могут быть изготовлены с присущей ДНК простотой, обладая при этом разнообразной структурой и каталитической функцией, подобной белкам. С этой модификацией РНК мы надеемся открыть новые направления исследований в РНК-нанотехнологии».
Эта работа, подробно описанная в статье «Fabrication of Stable and RNasae-Resistant RNA Nanoparticles Active in Gearing the Nanomotors for Viral DNA Packaging Engineering of Self-Assembled Nanoparticle Platform for Precisely Controlled Combination Drug Therapy», была частично поддержана Альянсом NCI по нанотехнологиям в онкологии.