新的纳米粒子测试可以加速药物开发 2017-05-06 02:19:31

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一组研究人员设计了一种方法来快速测试不同的纳米粒子,看看它们在体内的位置,帮助识别基因传递或RNA干扰的粒子许多科学家正在寻找通过提供可以转变基因的DNA或RNA来治疗疾病的方法但是,在这一领域取得进展的一个主要障碍是寻找方法将这种遗传物质安全地传递给正确的细胞

在微小颗粒中包裹RNA或DNA链是一种有前途的方法来帮助加速这种药物传递的发展来自麻省理工学院,乔治亚理工学院和佛罗里达大学的一组研究人员现已设计出一种快速测试不同纳米颗粒的方法,以了解它们在体内的位置“药物输送是一个需要克服的真正重大障碍”

James Dahlman说,他是麻省理工学院的前研究生,现在是乔治亚理工学院的助理教授,该研究的主要作者“无论其生物学作用机制如何,所有基因疗法都需要安全和特定的药物输送到你想要靶向的组织“这种方法,在美国国家科学院院刊中描述,可以帮助科学家将遗传疗法靶向身体的精确位置”它可以用来识别纳米粒子到达某个地方,然后根据这些信息,我们可以开发出具有特定有效载荷的纳米粒子,“麻省理工学院化学工程系副教授兼麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员丹尼尔安德森说

医学工程与科学研究与研究所(IMES)该论文的高级作者是安德森; Robert Langer,麻省理工学院David H Koch研究所教授,科赫研究所成员;和佛罗里达大学教授Eric Wang其他作者是研究生Kevin Kauffman,最近麻省理工学院毕业生Yiping Xing和Chloe Dlott,麻省理工学院本科生Shaw和Koch研究所技术助理Faryal Mir Targeting disease寻找可靠的方法将DNA传递给靶细胞可以帮助科学家发现基因治疗的潜力 - 一种通过提供替代缺失或缺陷形式的新基因来治疗囊性纤维化或血友病等疾病的方法另一种新的治疗方法是RNA干扰,可用于关闭通过称为siRNA的短链RNA阻断它们过度活跃的基因已经证明难以将这些类型的遗传物质传递到体细胞中,因为身体已经进化出许多针对外来遗传物质(如病毒)的防御机制为了帮助逃避这些防御,Anderson's实验室开发了纳米粒子,包括许多由称为脂质的脂肪分子制成ds,保护遗传物质并将其运送到特定目的地许多这些颗粒往往积聚在肝脏中,部分原因是肝脏负责过滤血液,但更难找到针对其他器官的颗粒“我们他们已经擅长将纳米粒子输送到某些组织中但不是全部,“安德森说:”我们还没有真正弄清楚粒子的化学成分如何影响目标到不同的目的地“为了找出有希望的候选人,安德森的实验室生成数千个库通过不同的特性,例如它们的大小和化学成分,研究人员然后通过将颗粒放在实验室培养皿中生长的特定细胞类型来测试颗粒,以确定颗粒是否可以进入细胞

然后在然而,这是一个缓慢的过程,限制了可以尝试的粒子数量“我们遇到的问题是我们可以制造更多的纳米粒子我们可以测试,“安德森说,为了克服这个障碍,研究人员决定在每种类型的颗粒中添加由大约60个核苷酸的DNA序列组成的”条形码“

将这些颗粒注入动物后,研究人员可以检索来自不同组织的DNA条形码,然后对条形码进行测序,看看哪些颗粒最终会出现“它允许我们做什么是在一只动物体内同时测试许多不同的纳米粒子”,Dahlman说跟踪粒子研究人员首先测试了粒子以前显示针对肺部和肝脏,并确认他们确实去了预期的地方 然后,研究人员筛选出30种不同的脂质纳米粒子,这些脂质纳米粒子在一个关键特性上有所不同 - 称为聚乙二醇(PEG)的组分结构,这种聚合物通常添加到药物中以增加其在血液中的寿命脂质纳米粒子的大小也各不相同化学成分的其他方面每个粒子也用30个DNA条形码中的一个进行标记通过测序最终在身体不同部位的条形码,研究人员能够识别出针对心脏,大脑,子宫,肌肉的粒子除了肝脏和肺部,肾脏和胰腺在未来的研究中,他们计划调查是什么让不同的颗粒在不同的组织上变为零

研究人员还对其中一个针对肝脏的颗粒进行了进一步的测试,并发现它可成功传递siRNA,关闭血液凝血因子基因Victor Koteliansky,Skoltech功能基因组学中心主任de将该技术描述为一种“创新”方式,以加快识别有希望的纳米粒子以提供RNA和DNA的过程“找到一个好的粒子是一个非常罕见的事件,所以你需要筛选大量的粒子这种方法更快,可以给你可以更深入地了解颗粒在体内的位置,“Kotelianksy说,他没有参与研究这种类型的筛选也可以用来测试其他种类的纳米颗粒,例如那些由聚合物制成的颗粒”我们真的很希望国家和世界各地的其他实验室将尝试我们的系统,看它是否适合他们,“达尔曼说,该研究由麻省理工学院总统奖学金资助,国防科学与工程研究生奖学金,国家科学基金会研究生研究奖学金,麻省理工学院本科研究机会计划,Koch研究所前沿研究计划,通过Kathy和Curt大理石癌症研究基金,以及National Ins健康出版物:James E Dahlman等,“用于靶向治疗的高通量体内发现的条形码纳米粒子”,PNAS,2017; DOI:101073 / pnas1620874114资料来源:麻省理工学院新闻的Anne Trafton