Le "gabbie" su nanoscala costituite da filamenti di DNA possono incapsulare farmaci a piccole molecole e rilasciarli in risposta a uno stimolo specifico, I ricercatori della McGill University riferiscono in un nuovo studio.

La ricerca, pubblicato online il 1 settembre in Chimica della natura , segna un passo avanti verso l'uso di nanostrutture biologiche per fornire farmaci alle cellule malate nei pazienti. I risultati potrebbero anche aprire nuove possibilità per la progettazione di nanomateriali basati sul DNA.

"Questa ricerca è importante per la somministrazione di farmaci, ma anche per la biologia strutturale fondamentale e le nanotecnologie, " dice il professore di chimica McGill Hanadi Sleiman, che ha guidato il gruppo di ricerca.

Il DNA trasporta le informazioni genetiche di tutti gli organismi viventi da una generazione all'altra. Ma filamenti del materiale possono anche essere usati per costruire strutture su scala nanometrica. (Un nanometro è un miliardesimo di metro - circa uno-100, 000esimo del diametro di un capello umano.)

Nei loro esperimenti, i ricercatori della McGill hanno creato per la prima volta cubi di DNA utilizzando brevi filamenti di DNA, e li ha modificati con molecole simili ai lipidi. I lipidi possono agire come macchie appiccicose che si uniscono e si impegnano in una "stretta di mano" all'interno del cubo di DNA, creando un nucleo in grado di contenere carichi come molecole di farmaci.

I ricercatori della McGill hanno anche scoperto che quando i cerotti appiccicosi venivano posizionati su una delle facce esterne dei cubi di DNA, due cubi potrebbero attaccarsi insieme. Questa nuova modalità di assemblaggio ha somiglianze con il modo in cui le proteine ​​si ripiegano nelle loro strutture funzionali, Note di Sleiman. "Apre una gamma di nuove possibilità per la progettazione di nanomateriali basati sul DNA".

Il laboratorio di Sleiman ha precedentemente dimostrato che le nanoparticelle d'oro possono essere caricate e rilasciate dai nanotubi di DNA, fornendo una prova preliminare del concetto che la somministrazione di farmaci potrebbe essere possibile. Ma il nuovo studio segna la prima volta che piccole molecole, che sono considerevolmente più piccole delle nanoparticelle d'oro, sono state manipolate in questo modo usando una nanostruttura di DNA, riferiscono i ricercatori.

Le nanostrutture di DNA hanno diversi potenziali vantaggi rispetto ai materiali sintetici spesso utilizzati per fornire farmaci all'interno del corpo, dice Thomas Edwardson, uno studente di dottorato McGill e coautore del nuovo articolo. "Le strutture del DNA possono essere costruite con grande precisione, sono biodegradabili e le loro dimensioni, forma e le proprietà possono essere facilmente regolate".

Le gabbie del DNA possono essere realizzate per rilasciare farmaci in presenza di una specifica sequenza di acidi nucleici. "Molte cellule malate, come le cellule cancerose, sovraesprimere determinati geni, " aggiunge Edwardson. "In una futura applicazione, si può immaginare un cubo di DNA che trasporta il carico di droga nell'ambiente della cellula malata, che attiverà il rilascio del farmaco." Il gruppo Sleiman sta ora conducendo studi su cellule e animali per valutare la fattibilità di questo metodo sulla leucemia linfatica cronica (LLC) e sul cancro alla prostata, in collaborazione con i ricercatori del Lady Davis Institute for Medical Research presso il Jewish General Hospital di Montreal.