El ADN se ha utilizado como un 'bloque de construcción molecular' para construir poros sintéticos bioinspirados que mejorarán la forma en que se administran los medicamentos y ayudarán a avanzar en el campo de la biología sintética, según los científicos de UCL y Nanion Technologies.
El estudio, publicado en Nanotecnología de la naturaleza y financiado por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas BBSRC, Leverhulme Trust y UCL Chemistry, muestra cómo se puede usar el ADN para construir poros estables y predecibles que tienen una forma y carga definidas para controlar qué moléculas pueden pasar a través del poroy cuando.
El autor principal, Dr. Stefan Howorka Química UCL, dijo: "Los poros biológicos naturales hechos de proteínas son esenciales para transportar la carga dentro y fuera de las células biológicas, pero son difíciles de diseñar desde cero. El ADN ofrece una estrategia completamente nueva para construirporos sintéticos altamente específicos que podemos abrir y cerrar a pedido. Hemos diseñado nuestros poros para que actúen como puertas: la puerta se desbloquea solo cuando se proporciona la llave correcta. Al convertir estos poros en portadores de drogas, creemos que permitiráorientación mucho más precisa de la terapéutica ".
Muchos productos terapéuticos, incluidos los medicamentos contra el cáncer, se pueden transportar alrededor del cuerpo en pequeños portadores llamados vesículas que se dirigen a diferentes tejidos mediante marcadores biológicos. Anteriormente, la liberación de los medicamentos desde el interior de las vesículas se activaba con paredes de vesículas con fugas inducidas por la temperatura o concanales peptídicos insertados, que son menos rígidos y predecibles que el ADN.
Utilizando bloques de construcción de ADN, el equipo diseñó poros con estructuras predeterminadas y propiedades definidas que estaban ancladas con precisión en las paredes o membranas de las vesículas.
"Nuestros poros toman la forma de un barril abierto hecho de seis duelas de ADN. Diseñamos una puerta molecular para cerrar una entrada pero luego volver a abrir el canal cuando una molécula específica se une. Anclajes con alta afinidad de membrana se unieron a la correalos poros solubles en agua en la membrana aceitosa ", explicó el primer autor, el Dr. Jonathan Burns Química UCL.
Utilizando técnicas de electrofisiología, los investigadores verificaron que el poro atravesaba verticalmente la superficie de la membrana y era estable con un ancho interno de 2 nm, que es un tamaño apropiado para que entren las pequeñas moléculas de fármacos.
El mecanismo de bloqueo y liberación de la puerta se probó luego con técnicas de electrofisiología, así como con fluoróforos, que son de tamaño equivalente a moléculas pequeñas. Como el poro del ADN tenía una carga negativa neta, los fluoróforos con una carga negativa neta se movieron con más facilidadque aquellos con una carga neta positiva, que muestran una selectividad por la cual la carga podría salir. Al quitar la cerradura con una clave correspondiente, el tráfico aumentó 140 veces en comparación con una clave no coincidente.
La coautora Astrid Seifert, que trabaja con el Dr. Niels Fertig en Nanion Technologies, dijo: "Pudimos analizar con precisión el rendimiento de cada uno de los poros que creamos. Primero insertamos los poros en las membranas y luego probamos la respuesta biofísica de cada unocanal utilizando microchips avanzados. No solo hemos desarrollado una nueva forma de diseñar poros altamente específicos, sino también un método automatizado para probar sus propiedades in situ, lo que será importante para probar los poros que se utilizarán para la entrega de medicamentos específicos en el futuro ".
Los investigadores planean probar los poros sintéticos en una variedad de escenarios, incluida la liberación de medicamentos contra el cáncer a las células y el desarrollo de poros que liberan biomoléculas farmacéuticamente activas.
El Dr. Howorka agregó: "Nuestro enfoque es un gran paso adelante en la construcción y uso de estructuras biológicas sintéticas y promete una nueva era en el diseño de poros y la biología sintética. Hemos demostrado un control tan preciso sobre el comportamiento del poro, tanto en términos deselectividad y en términos de capacidad de respuesta, creemos que el método allana el camino para una amplia gama de aplicaciones, desde la administración de medicamentos hasta la nanosensibilidad ".
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Materiales proporcionado por University College London . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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