Con la scoperta di un nano-scaffold di RNA che rimane insolitamente stabile nel corpo, i ricercatori dell'Università di Cincinnati (UC) hanno superato un'altra barriera allo sviluppo della nanotecnologia terapeutica dell'RNA.

Peixuan Guo, dottorato di ricerca, Dane e Mary Louise Miller Endowed Chair e professore di ingegneria biomedica, e i suoi colleghi del College of Engineering and Applied Sciences della UC riportano online sulla rivista la costruzione di una nanoparticella di RNA termodinamicamente stabile Nanotecnologia della natura.

La nanoparticella, costruito da un motivo di giunzione a tre vie (3WJ) di molecole di RNA (pRNA) di confezionamento, può servire come piattaforma per costruire grandi, nanoparticelle multifunzionali, dice Guo, che può quindi essere iniettato nel corpo per fornire terapie alle cellule mirate.

"Le nanoparticelle di RNA hanno applicazioni nel trattamento di tumori e infezioni virali, " lui dice, "ma uno dei problemi nel campo è che le nanoparticelle di RNA sono relativamente instabili. Senza legami covalenti o reticolazione per tenerle insieme, le nanoparticelle prodotte tramite l'autoassemblaggio possono dissociarsi quando vengono iniettate nei sistemi di circolazione animale e umana, dove esistono a concentrazioni molto basse."

Nel lavoro, Guo e i ricercatori hanno esplorato la struttura unica del motore di confezionamento del DNA del batteriofago phi29, un virus che infetta i batteri. Il motore è azionato da un anello di molecole di pRNA contenente anelli interconnessi e domini elicoidali, che sono uniti tra loro da un forte motivo 3WJ.

"Il pRNA è straordinariamente forte, "dice Guo, "poiché è una parte meccanica che la natura usa per ingranare un potente motore. Questa forza lo rende una piattaforma ideale per la costruzione di nanoparticelle di RNA. Inoltre, il nucleo ha caratteristiche uniche e insolitamente stabili, come la resistenza a forti denaturanti come l'urea e la capacità di rimanere intatta a concentrazioni ultra basse in assenza di magnesio."

Utilizzando tre piccoli frammenti di RNA con elevata affinità per l'assemblaggio in strutture più grandi, i ricercatori sono stati in grado di ricreare il nucleo 3WJ al di fuori della struttura del pRNA. Inoltre, ogni braccio del core 3WJ può essere fuso con molecole di siRNA, ligandi che legano i recettori e aptameri di RNA, strumenti molecolari necessari alla nanoparticella per trovare una cellula mirata all'interno del corpo e silenziare i geni al suo interno.

La nanoparticella risultante è rimasta stabile e funzionale in vitro e, quando introdotto in vivo, tumori mirati in modo specifico senza diffondersi ad altri organi critici o tessuti normali.

"Fare complessi di fusione di DNA o RNA non è difficile, "dice Guo, "ma garantire la piegatura appropriata dei singoli moduli all'interno del complesso per mantenere la loro funzione dopo la fusione è un compito difficile. Il nucleo pRNA 3WJ dirige la piegatura dei singoli moduli funzionali, e la stabilità del nucleo 3WJ assicura che ogni modulo di fusione rimanga piegato per il corretto funzionamento."

All'inizio di quest'anno, Guo e il suo team hanno superato un altro ostacolo alla nanotecnologia dell'RNA, il rischio rappresentato da RNasi, un enzima comune che degrada rapidamente l'RNA al contatto. Sostituendo un gruppo chimico nell'anello ribosio dell'RNA, Il team di Guo è stato in grado di rendere l'RNA resistente alla degradazione, pur mantenendo la sua capacità di assemblarsi in nanoparticelle e formare una struttura e una funzione 3D appropriate.