Un tipo emergente di materiale chiamato struttura metallo-organica (MOF) potrebbe aiutare a migliorare la fornitura di materiale genetico per il trattamento delle malattie.

I MOF sono materiali ibridi costruiti da ioni metallici legati da molecole organiche. In biomedicina, sono stati utilizzati principalmente come veicoli di consegna per prodotti farmaceutici di piccole molecole, ma ora un team guidato da KAUST ha sviluppato un sistema basato su MOF per portare il DNA attraverso le membrane cellulari nelle cellule bersaglio.

I ricercatori hanno costruito i loro MOF utilizzando una raccolta di blocchi costitutivi di acido nucleico e aminoacidi innaturali legati insieme da atomi di zinco, assemblati in una matrice piramidale. Hanno caricato i materiali risultanti con DNA a filamento singolo. Le strutture hanno protetto il carico genetico dalla degradazione enzimatica e hanno aiutato a traghettare il DNA a filamento singolo nelle cellule, dove è finito all'interno del nucleo, il sancta sanctorum della cellula dove si svolge tutta l'attività genica.

Una sfida fondamentale nella terapia genica rimane la consegna sicura ed efficace di materiali genetici e la maggior parte dei metodi in uso oggi sono costosi, inefficienti, imprecisi o potenzialmente tossici. Il sistema di somministrazione ideato da KAUST potrebbe offrire un mezzo migliore per regolare l'espressione e la funzione genica nelle cellule delle persone come mezzo per trattare il cancro, l'emofilia e molti altri disturbi genetici.

"Questi framework biocompatibili possono funzionare come piattaforme stabilizzatrici per il materiale genetico, in particolare per applicazioni future nella vaccinazione e nella medicina personalizzata", afferma il ricercatore capo Niveen M. Khashab di KAUST, che ha descritto il sistema dei materiali sulla rivista JACS Au , insieme ai suoi studenti Othman Alahmed e Walaa Baslyman e al postdoc Santanu Chand.

I ricercatori hanno descritto in dettaglio come un particolare acido nucleico incluso nei loro MOF, una molecola chiamata adenina, una delle quattro basi chimiche nel DNA, si accoppia con il suo acido nucleico partner sul DNA a filamento singolo per promuovere il caricamento di carichi genetici. Le analisi computazionali hanno anche dimostrato l'importanza delle interazioni elettrostatiche nell'incapsulamento del DNA all'interno della loro piattaforma.

Il materiale che ha funzionato meglio per inserire il DNA nei nuclei cellulari ha mostrato una struttura a forma di ago con una gamma di dimensioni di circa 500-600 nanometri. È più piccolo anche della più piccola cellula umana, ma Khashab crede che una versione ancora più minuscola potrebbe funzionare meglio. Dice:"Siamo nella fase di preparazione di particelle più piccole nella regione su scala nanometrica per garantire un'efficiente interiorizzazione cellulare per i prossimi studi sui topi". In caso di successo, potrebbero seguire prove umane. + Esplora ulteriormente

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