Een klein therapeutisch toedieningssysteem dat het vermogen van het lichaam om eiwitten te produceren kan controleren, is ontwikkeld door onderzoekers van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saoedi-Arabië.

Genen bevatten de instructies voor het maken van de eiwitten waaruit ons lichaam bestaat. Genetische informatie wordt vertaald in de eiwitten die nodig zijn om levende cellen te bouwen via een transcriptieproces waarbij de genetische code van DNA wordt gekopieerd naar een groot molecuul dat bekend staat als boodschapper-RNA (mRNA).

Dit transcriptieproces kan worden gewijzigd door korte dubbelstrengs RNA te introduceren, aangeduid als klein interfererend RNA (siRNA), die bindt aan het mRNA en de expressie van bepaalde genen remt. Het benutten van deze RNA-interferentie voor therapeutische toepassingen is moeilijk en vereist een materiaal dat het siRNA kan beschermen terwijl het door de bloedbaan reist, helpt het om het buitenmembraan van de cel te penetreren en het naar zijn doellocatie af te leveren.

"De levering van RNA is erg lastig omdat het gemakkelijk door cellen kan worden verteerd. Er zijn betere voertuigen nodig, zodat er meer RNA kan worden afgeleverd om genen te bewerken, ", zegt Niveen Khashab van het KAUST Smart Hybrid Materials Laboratory.

Khashab en haar collega's hebben nu biocompatibele nanostructuren aangetoond voor het leveren van siRNA en het efficiënt tot zwijgen brengen van genen1. Ze combineerden het macromolecuul histidine-capped-9, 10-dialkoxy-antraceen (HDA) en siRNA in water. Ze observeerden de zelfassemblage van bolvormige nanodeeltjes toen het water licht zuur was, maar niet wanneer het pH-neutraal was.

Khashab legt uit dat deze nanosferen worden gecreëerd door de elektrostatische interactie tussen het positief geladen HDA en het negatief geladen RNA. en dan wikkelen de twee lange armen van de HDA supramoleculaire zich om het siRNA om het te beschermen.

"Onze organische linker is in staat om te interageren met genetische materialen door waterstofbruggen en een leveringsvehikel te vormen, " legt Khashab uit. "De aanpak is schaalbaar en creëert reproduceerbare hoeveelheden ingekapseld RNA; het is ook biocompatibel en veilig."

De nanodeeltjes kunnen ook worden geactiveerd met zichtbaar licht. Wanneer bestraald door groene straling in aanwezigheid van een zure fluorescerende verbinding, bekend als eosine, de bol demonteert en geeft het siRNA vrij.

Het team toonde de effectiviteit van het nanodeeltje voor medicijnafgifte op B-cellymfoom 2, een mRNA-molecuul dat eiwitten creëert voor het reguleren van celdood. Ze toonden aan dat hun nanostructuren de gen-silencing-efficiëntie verbeteren en leidden tot gen-knockdown van meer dan 90 procent na blootstelling aan zichtbaar licht.

"De volgende stap is om het ontwerp aan te passen om andere ladingmoleculen zoals eiwitten te leveren en de lichtrespons op hogere golflengten in het nabij-infrarood te verbeteren, ' zegt Khashab.