Con el descubrimiento de un nanoandamio de ARN que permanece inusualmente estable en el cuerpo, Los investigadores de la Universidad de Cincinnati (UC) han superado otra barrera para el desarrollo de la nanotecnología de ARN terapéutico.

Peixuan Guo, Doctor, Dane and Mary Louise Miller Endowed Chair y profesora de ingeniería biomédica, y sus colegas de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC informan en línea sobre la construcción de una nanopartícula de ARN termodinámicamente estable en la revista. Nanotecnología de la naturaleza.

La nanopartícula, construido a partir de un motivo de unión de tres vías (3WJ) de moléculas de ARN de empaquetamiento (pARN), puede servir como plataforma para construir más nanopartículas multifuncionales, dice Guo, que luego se puede inyectar en el cuerpo para administrar terapias a las células objetivo.

"Las nanopartículas de ARN tienen aplicaciones en el tratamiento de cánceres e infecciones virales, " él dice, "pero uno de los problemas en el campo es que las nanopartículas de ARN son relativamente inestables. Sin enlaces covalentes o reticulación para mantenerlas juntas, las nanopartículas producidas mediante el autoensamblaje pueden disociarse cuando se inyectan en los sistemas de circulación de animales y humanos, donde existen en concentraciones muy bajas ".

En el trabajo, Guo e investigadores exploraron la estructura única del motor de empaquetado de ADN del bacteriófago phi29, un virus que infecta a las bacterias. El motor está impulsado por un anillo de moléculas de ARNp que contienen bucles entrelazados y dominios helicoidales, que están unidos por un fuerte motivo 3WJ.

"El pRNA es extraordinariamente fuerte, "dice Guo, "ya que es una parte mecánica que la naturaleza utiliza para hacer funcionar un potente motor. Esta fuerza la convierte en una plataforma ideal para la construcción de nanopartículas de ARN. Además, el núcleo tiene características únicas e inusualmente estables, como la resistencia a desnaturalizantes fuertes como la urea y la capacidad permanece intacta a concentraciones ultrabajas en ausencia de magnesio ".

Usando tres pequeños fragmentos de ARN con alta afinidad para ensamblarse en estructuras más grandes, los investigadores pudieron recrear el núcleo 3WJ fuera de la estructura del pRNA. Además, cada brazo del núcleo 3WJ se puede fusionar con moléculas de ARNip, ligandos de unión a receptor y aptámeros de ARN, herramientas moleculares necesarias para que la nanopartícula encuentre una célula objetivo dentro del cuerpo y silencie los genes dentro de ella.

La nanopartícula resultante se mantuvo estable y funcional in vitro y, cuando se introduce in vivo, dirigidos específicamente a los tumores sin difundirlos a otros órganos críticos o tejidos normales.

"Hacer complejos de fusión de ADN o ARN no es difícil, "dice Guo, "pero garantizar el plegado apropiado de módulos individuales dentro del complejo para mantener su función después de la fusión es una tarea difícil. El núcleo pRNA 3WJ dirige el plegado de módulos funcionales individuales, y la estabilidad del núcleo 3WJ asegura que cada módulo de fusión permanezca doblado para que funcione correctamente ".

A principios de este año, Guo y su equipo superaron otro obstáculo para la nanotecnología de ARN, el riesgo que representa RNase, una enzima común que degrada rápidamente el ARN al entrar en contacto. Al reemplazar un grupo químico en el anillo de ribosa del ARN, El equipo de Guo pudo hacer que el ARN fuera resistente a la degradación, al tiempo que conserva su capacidad para ensamblarse en nanopartículas y formar la estructura y función 3D adecuadas.