La nanotecnología del ADN, el campo de investigación que utiliza moléculas de ADN como material de construcción, se ha desarrollado rápidamente durante los últimos años y ha permitido la construcción de nanoestructuras cada vez más complejas. Nanoestructuras de ADN, como el origami de ADN, servir como una base excelente para aplicaciones de administración de fármacos basadas en nanoportadores, y ya se han demostrado ejemplos de su uso en tratamientos médicos. Aunque se puede mejorar la estabilidad de tales nanoestructuras de ADN en condiciones fisiológicas, poco se sabe sobre su digestión por endonucleasas, cuales, que se encuentran en todas partes en nuestra sangre y tejidos, son responsables de destruir el ADN extraño en nuestros cuerpos.

Para abordar esta pregunta emergente, un equipo de investigadores de la Universidad Aalto (Finlandia), la Universidad de Jyväskylä (Finlandia), Ludwig-Maximilian-Universität München (Alemania) y Universität Paderborn (Alemania) han encontrado una manera de estudiar la digestión impulsada por endonucleasas de nanoestructuras de ADN cargadas de fármacos en tiempo real.

Los experimentos anteriores de los investigadores utilizaron microscopía de fuerza atómica de alta velocidad para mostrar que el diseño del origami de ADN juega un papel en la rapidez con que se rompen en un entorno rico en endonucleasas. Si bien podrían seguir el proceso de digestión a un nivel de estructura única, el enfoque se limitó a formas bidimensionales de origami de ADN depositadas sobre un sustrato de microscopio.

Ahora, el grupo ha monitoreado la degradación del ADN y la posterior liberación de doxorrubicina (Dox), un fármaco anticanceroso, de las estructuras del ADN. El fármaco se une a los pares de bases del ADN.

"Observamos los perfiles de digestión y liberación del fármaco a medida que el fármaco se libera tras la fragmentación del ADN por las nucleasas, y lo más importante, en la fase de solución. Con este método podemos ver el comportamiento colectivo de todas las nanoestructuras cuando flotan libremente en un líquido, "dice el profesor adjunto Veikko Linko de la Universidad de Aalto, quien dirigió el estudio.

"Parece que la digestión ocurre de manera diferente en los sustratos y en la solución, y al combinar estos dos tipos de información, podemos comprender mejor cómo las nanoestructuras son digeridas por las nucleasas en el torrente sanguíneo. Es más, demostramos que los perfiles de liberación de fármacos estaban estrechamente relacionados con los perfiles de digestión, y se podría lograr una amplia gama de dosis de fármacos simplemente cambiando la forma o geometría de la nanoestructura del ADN, "explica la estudiante de doctorado Heini Ijäs, el autor principal de la investigación.

Mientras el equipo investigaba la unión de Dox a las estructuras del ADN con gran detalle, descubrieron que la mayoría de los estudios anteriores han sobrestimado enormemente la capacidad de carga Dox del origami de ADN.

"Los efectos anticancerígenos de las nanoestructuras de ADN equipadas con Dox se han informado en muchas publicaciones, pero parece que estos efectos pueden haber sido causados ​​principalmente por moléculas Dox libres o agregadas, no por los motivos de ADN cargados de fármaco. Creemos que este tipo de información es crucial para el desarrollo de sistemas de administración de medicamentos seguros y más efectivos. y nos acerca un paso más a las aplicaciones biomédicas basadas en ADN del mundo real, "dice Ijäs.