Uit nieuw onderzoek van de North Carolina State University blijkt dat gouden nanodeeltjes met een lichte positieve lading samenwerken om de dubbele helix van DNA te ontrafelen. Deze bevinding heeft gevolgen voor onderzoek naar gentherapie en het opkomende gebied van op DNA gebaseerde elektronica.

"We begonnen dit werk met als doel het verbeteren van methoden voor het verpakken van genetisch materiaal voor gebruik in gentherapie, " zegt dr. Anatoli Melechko, een universitair hoofddocent materiaalkunde en engineering bij NC State en co-auteur van een paper waarin het onderzoek wordt beschreven. Gentherapie is een benadering om bepaalde medische aandoeningen aan te pakken door het DNA in relevante cellen te wijzigen.

Het onderzoeksteam introduceerde gouden nanodeeltjes, ongeveer 1,5 nanometer in diameter, in een oplossing die dubbelstrengs DNA bevat. De nanodeeltjes waren bedekt met organische moleculen die liganden worden genoemd. Sommige liganden hadden een positieve lading, terwijl anderen hydrofoob waren - wat betekent dat ze werden afgestoten door water.

Omdat de gouden nanodeeltjes een lichte positieve lading hadden van de liganden, en DNA is altijd negatief geladen, het DNA en de nanodeeltjes werden samengetrokken tot complexe pakketjes.

"Echter, we ontdekten dat het DNA daadwerkelijk werd uitgepakt door de gouden nanodeeltjes, " zegt Melechko. De positief geladen liganden op de nanodeeltjes die aan het DNA zijn gehecht, zoals voorspeld, maar de hydrofobe liganden van de nanodeeltjes raakten met elkaar verward. Terwijl deze verwarring de nanodeeltjes in clusters trok, de nanodeeltjes trokken het DNA uit elkaar. Video van het proces is hieronder:

"We denken dat gouden nanodeeltjes nog steeds veelbelovend zijn voor gentherapie, " zegt dr. Yaroslava Yingling, een assistent-professor materiaalkunde en engineering bij NC State en co-auteur van het papier. "Maar het is duidelijk dat we de liganden moeten aanpassen, lading en chemie van deze materialen om ervoor te zorgen dat de structurele integriteit van het DNA niet wordt aangetast."

De bevinding is ook relevant voor onderzoek naar op DNA gebaseerde elektronica, die hoopt DNA te gebruiken als sjabloon voor het maken van nano-elektronische circuits. Omdat sommige werkzaamheden op dat gebied betrekking hebben op het plaatsen van metalen nanodeeltjes op DNA, deze bevinding geeft aan dat onderzoekers veel aandacht zullen moeten besteden aan de kenmerken van die nanodeeltjes - of het risico lopen de structurele integriteit van het DNA te ondermijnen.