Een opkomend type materiaal, een metaal-organisch raamwerk (MOF) genaamd, zou de levering van genetisch materiaal voor de behandeling van ziekten kunnen helpen verbeteren.

MOF's zijn hybride materialen die zijn opgebouwd uit metaalionen die zijn verbonden door organische moleculen. In de biomedische geneeskunde werden ze meestal gebruikt als transportmiddelen voor geneesmiddelen met kleine moleculen, maar nu heeft een door KAUST geleid team een ​​op MOF gebaseerd systeem ontwikkeld om DNA via celmembranen in doelcellen te krijgen.

De onderzoekers bouwden hun MOF's met behulp van een verzameling nucleïnezuur- en onnatuurlijke aminozuurbouwstenen die aan elkaar zijn vastgemaakt door zinkatomen, geassembleerd in een piramide-achtige reeks. Ze laadden de resulterende materialen op met enkelstrengs DNA. De structuren beschermden de genetische lading tegen enzymatische afbraak en hielpen het enkelstrengs DNA naar de cellen te brengen, waar het in de kern terechtkwam - het binnenste heiligdom van de cel waar alle genactiviteit plaatsvindt.

Een cruciale uitdaging bij gentherapie blijft de veilige en effectieve levering van genetisch materiaal, en de meeste methoden die tegenwoordig worden gebruikt, zijn duur, inefficiënt, onnauwkeurig of potentieel toxisch. Het door KAUST bedachte toedieningssysteem zou een verbeterde manier kunnen zijn om genexpressie en functie in de cellen van mensen te reguleren als een manier om kanker, hemofilie en nog veel meer genetische aandoeningen te behandelen.

"Deze biocompatibele raamwerken kunnen werken als stabiliserende platforms voor genetisch materiaal, vooral voor toekomstige toepassingen in vaccinatie en gepersonaliseerde geneeskunde", zegt hoofdonderzoeker Niveen M. Khashab van KAUST, die het materiaalsysteem beschreef in het tijdschrift JACS Au , samen met haar studenten Othman Alahmed en Walaa Baslyman en met postdoc Santanu Chand.

De onderzoekers hebben beschreven hoe een bepaald nucleïnezuur dat in hun MOF's is opgenomen - een molecuul genaamd adenine, een van de vier chemische basen in DNA - paren met zijn partnernucleïnezuur op enkelstrengs DNA om het laden van genetische ladingen te bevorderen. Computeranalyses toonden ook het belang aan van elektrostatische interacties bij de inkapseling van DNA binnen hun platform.

Het materiaal dat het beste werkte om DNA in celkernen te krijgen, vertoonde een naaldvormige structuur met een groottebereik van ongeveer 500-600 nanometer. Dat is kleiner dan zelfs de kleinste menselijke cel, maar Khashab gelooft dat een nog minuscule versie misschien beter werkt. Ze zegt:"We bevinden ons in de fase van het voorbereiden van kleinere deeltjes in het nanoschaalgebied om efficiënte celinternalisatie te verzekeren voor toekomstige studies bij muizen." Als dit lukt, kunnen proeven met mensen volgen. + Verder verkennen

Een leveringsplatform voor technologie voor het bewerken van genen