(PhysOrg.com) -- DNA is niet alleen meer voor genetica. Cornell-onderzoekers gebruiken synthetisch DNA om nanodeeltjes te maken, nagesynchroniseerde DNAsomen, die medicijnen en genetische therapie aan de binnenkant van cellen kunnen leveren.

Dan Luo, hoogleraar biologische en milieutechniek, en collega's rapporteren hun werk in het nummer van 3 januari van het tijdschrift Klein .

DNAsomen, Luo zei, kan meerdere medicijnen dragen, evenals RNA-moleculen die zijn ontworpen om de expressie van genen te blokkeren, een verbetering ten opzichte van andere medicijnafgiftesystemen zoals liposomen (kleine omhulsels van de fosfolipidemoleculen waaruit celmembranen bestaan) of polymere nanodeeltjes. Ook, sommige andere toedieningssystemen kunnen giftig zijn voor cellen, aldus de onderzoekers.

In zijn natuurlijke habitat in de kern van een cel, DNA bestaat uit lange keten moleculen die complementair zijn, als een aaneenschakeling van Legoblokjes over hun hele lengte aan elkaar vastgemaakt om de beroemde dubbele helix te vormen. De Luo-onderzoeksgroep maakt korte ketens van synthetisch DNA die ontworpen zijn om slechts over een deel van hun lengte te hechten, zodat ze zich zullen voegen in vormen zoals kruisen, Ts of Ys.

DNAsomen zijn samengesteld uit Y-vormige eenheden, elk opgebouwd uit drie strengen DNA. Een lipidemolecuul is bevestigd aan de staart van de Y, en af ​​te leveren medicijnen zijn chemisch aan de armen gebonden. Wanneer het doel is om de expressie van genen te blokkeren met moleculen van siRNA (klein interfererend RNA), het synthetische DNA kan worden ontworpen met een sectie die complementair is aan het RNA, zodat het RNA er losjes aan zal hechten. Het afleveren van siRNA was een bijzondere uitdaging voor andere medicijnafgiftesystemen, merkten de onderzoekers op.

In wateroplossing, de combinatie van DNA, die wordt aangetrokken door watermoleculen, en lipiden, die worden afgestoten door water, zorgt ervoor dat de Y-eenheden zichzelf assembleren tot holle bollen van 100 tot 5, 000 nanometer in diameter, bestaande uit meerdere lagen DNA, lipide en lading.

"Het mooie hiervan is dat het lichaam van het ding ook een lichaam van drugs is, " zei Luo. Ongeveer zo groot als een virus, het DNAsoom zal worden opgeslokt door het celmembraan en op dezelfde manier als een virus in een cel worden opgenomen, hij legde uit. Het DNAsoom kan worden gelabeld met moleculen die zich richten op een bepaald soort cel, zoals een kankercel.

Wat er in de cel gebeurt om de medicijnen vrij te geven, is nog steeds een "zwarte doos, "Lou zei, zoals het is met andere toedieningssystemen voor medicijnen, maar tests tonen aan dat de lading wordt afgeleverd. De onderzoekers laadden DNAsomen met een fluorescerende kleurstof en brachten ze in een kweek van eierstokcellen van hamsters. Microfoto's toonden de eierstokcellen die gloeiden onder ultraviolet licht. Opmerkelijk, vonden de onderzoekers, de lading was zowel in het cytoplasma als in de kern van de cellen afgeleverd, een belangrijke overweging voor de levering van meerdere geneesmiddelen, omdat verschillende medicijnen verschillende doelen in de cel kunnen hebben. In latere experimenten verifieerden de onderzoekers het vermogen van DNAsomen om zowel meerdere medicijnen als siRNA af te geven.

DNAsomen worden genoemd naar analogie met liposomen. Het achtervoegsel --sommige komt van een Latijns woord dat 'lichaam' betekent.

De hoofdonderzoeker van het onderzoek is Young Hoon Roh, die een afgestudeerde student was in de Luo-groep en zojuist zijn Ph.D. David Müller, hoogleraar toegepaste en technische fysica, en zijn onderzoeksgroep werkten mee aan het project.