Een interdisciplinair team van de Universiteit van Basel in Zwitserland is erin geslaagd een direct pad te creëren voor kunstmatige nanocontainers om de kern van levende cellen binnen te gaan. Hiertoe, ze produceerden biocompatibele polymeerblaasjes die door de poriën kunnen gaan die het membraan van de celkern versieren. Op deze manier, het is misschien mogelijk om medicijnen rechtstreeks naar het controlecentrum van de cel te transporteren.

Om ziekten te bestrijden, verschillende therapieën streven ernaar om in te grijpen in pathologische processen die plaatsvinden in de celkern. Chemotherapieën, bijvoorbeeld, richten op biochemische reacties die betrokken zijn bij de proliferatie van kankercellen, terwijl het doel van gentherapieën is om een ​​gewenst gen in de kern in te voegen. Daarom, een uitdaging op het gebied van nanomedicine is het ontwikkelen van een betrouwbare methode om werkzame stoffen specifiek in de celkern in te brengen.

Onderzoekers van de Universiteit van Basel hebben nu kleine nanocontainers ontwikkeld die precies dat doen in levende cellen. Deze nanocontainers kunnen door de kernporiëncomplexen gaan die het transport van moleculen in en uit de celkern regelen. Bij de ontwikkeling van deze zogenaamde polymersomen was een zeer interdisciplinair team van wetenschappers van het Zwitserse Nanoscience Institute betrokken, het Biozentrum en het departement Chemie.

Toegangsbewijs tot de kern

Onderzoekers gebruikten een truc om de kunstmatige nanocontainers door de kernporiëncomplexen te leiden:"Deze polymersomen, die ongeveer 60 nanometer groot zijn, zijn ingekapseld door een flexibel polymeermembraan dat natuurlijke membranen nabootst, " legt chemicus professor Cornelia Palivan uit. "Echter, ze zijn robuuster dan lipidenblaasjes en kunnen naar behoefte worden gefunctionaliseerd."

In aanvulling, de onderzoekers construeerden de polymersomen met nucleaire lokalisatiesignalen die eraan waren gebonden - waardoor ze een toegangsbewijs tot de kern kregen, bij wijze van spreken. Cellen gebruiken deze signalen om onderscheid te maken tussen moleculen die naar de kern moeten worden getransporteerd en moleculen die buiten moeten worden gehouden. Op deze manier, de nucleaire lokalisatiesignalen worden gebruikt om de kunstmatige nanocontainers te vermommen als toegestane lading.

Geïnspireerd door de natuur

"De aanwezigheid van nucleaire lokalisatiesignalen stelt de polymersomen in staat om de cellulaire transportmachinerie te kapen die vracht door de nucleaire poriecomplexen levert, " legt professor Roderick Lim uit. Deze eigenschap is op dezelfde manier gebaseerd op de natuur:"Deze strategie wordt ook gebruikt door sommige virussen, ’ zei de biofysicus.

De onderzoekers konden het pad van de polymersomen in de celkern volgen door ze te vullen met verschillende kleurstoffen en ze te observeren met behulp van verschillende microscopische technieken. Dit bevestigde het succesvolle transport van de kunstmatige nanocontainers in de celkern, zowel in vitro als in vivo in levende cellen. Voor toekomstige onderzoeken, deze kleurstoffen zullen worden vervangen door therapeutische middelen.

"Deze bevindingen tonen aan dat de door ons ontwikkelde polymeersomen het mogelijk maken om kunstmatige lading heel specifiek in de celkern af te leveren. Inderdaad, nanocontainers zonder nucleaire lokalisatiesignalen konden niet worden gedetecteerd in de celkern, " volgens eerste auteur Christina Zelmer, het onderzoek samenvatten.

De studie is gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences .