Chad A. Mirkin van de Northwestern University, een wereldberoemde leider in onderzoek naar nanotechnologie en de toepassing ervan, heeft een krachtig materiaal uitgevonden en ontwikkeld dat een revolutie teweeg kan brengen in de biogeneeskunde:sferische nucleïnezuren (SNA's).

Mirkin zal SNA's en hun toepassingen in therapieën en diagnostiek bespreken in een lezing getiteld "Nanostructures in Biology and Medicine" op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science (AAAS) in Boston. Zijn presentatie maakt deel uit van het symposium "Convergence of Physical, Engineering, en Life Sciences:Next Innovation Economy" wordt gehouden op vrijdag, 15 februari.

Mogelijke toepassingen zijn onder meer het gebruik van SNA's om op nucleïnezuur gebaseerde therapieën naar de hersenen te brengen voor de behandeling van glioblastoom, de meest agressieve vorm van hersenkanker, evenals andere neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Mirkin streeft agressief naar behandelingen voor dergelijke ziekten met Alexander H. Stegh, een assistent-professor neurologie aan de Northwestern's Feinberg School of Medicine.

"Deze structuren zijn echt heel spectaculair en ongelooflijk functioneel, "Zei Mirkin. "Mensen denken meestal niet over DNA in bolvorm, maar deze nieuwe rangschikking van nucleïnezuren geeft interessante chemische en fysische eigenschappen die heel anders zijn dan conventionele nucleïnezuren."

Sferische nucleïnezuren bestaan ​​uit dicht opeengepakte, sterk georiënteerde nucleïnezuren gerangschikt op het oppervlak van een nanodeeltje, meestal goud of zilver. De kleine niet-giftige ballen, elk ongeveer 15 nanometer in diameter, kan dingen doen die de bekende maar omslachtigere dubbele helix niet kan:

• SNA's kunnen van nature cellen binnendringen en genen uitschakelen, waardoor SNA's een superieur hulpmiddel zijn voor de behandeling van genetische ziekten met behulp van genregulatietechnologie.
• SNA's kunnen gemakkelijk formidabele barrières in het menselijk lichaam overschrijden, inclusief de bloed-hersenbarrière en de huidlagen.
• SNA's wekken geen immuunrespons op, en ze weerstaan ​​degradatie, wat resulteert in een langere levensduur in het lichaam.

"Het veld van de geneeskunde heeft nieuwe constructies en strategieën nodig voor de behandeling van ziekten, " Zei Mirkin. "Veel van de manieren waarop we ziekte behandelen, zijn gebaseerd op oude methoden en materialen. Nanotechnologie biedt de mogelijkheid om snel nieuwe structuren te creëren met eigenschappen die heel anders zijn dan conventionele vormen van materie."

Mirkin is de George B. Rathmann hoogleraar scheikunde aan het Weinberg College of Arts and Sciences en hoogleraar geneeskunde, chemische en biologische techniek, biomedische technologie en materiaalkunde en techniek. Hij is directeur van Northwestern's International Institute for Nanotechnology (IIN).

Vorig jaar, Mirkin en Amy S. Paller, MD, voorzitter dermatologie en hoogleraar kindergeneeskunde bij Feinberg, waren de eersten die het gebruik van commerciële vochtinbrengende crèmes demonstreerden om genregulatietechnologie voor huidkankertherapie te leveren. De drugs, bestaande uit SNA's, drong door in de huidlagen en richtte zich selectief op ziekteverwekkende genen, terwijl normale genen werden gespaard.

"We kunnen nu achter een hele nieuwe reeks ziekten aan gaan, "Zei Mirkin. "Dankzij het Human Genome Project en al het genomics-onderzoek van de afgelopen twee decennia, we hebben een enorm aantal bekende doelen. En we kunnen dezelfde tool gebruiken voor elk, het bolvormige nucleïnezuur. We veranderen eenvoudig de sequentie zodat deze overeenkomt met het doelgen. Dat is de kracht van genregulatietechnologie."