Con su capacidad para tratar una amplia variedad de enfermedades, los ácidos nucleicos esféricos SCN están listos para revolucionar la medicina. Pero antes de que estas nanoestructuras diseñadas digitalmente puedan alcanzar su máximo potencial, los investigadores deben optimizar sus diversos componentes.
Un equipo de la Northwestern University dirigido por el pionero de la nanotecnología Chad A. Mirkin ha desarrollado una ruta directa para optimizar estas partículas desafiantes, acercándolas un paso más para convertirse en una opción de tratamiento viable para muchas formas de cáncer, enfermedades genéticas, trastornos neurológicos y más.
"Los ácidos nucleicos esféricos representan una nueva y emocionante clase de medicamentos que ya se encuentran en cinco ensayos clínicos en humanos para tratar enfermedades, incluido el glioblastoma la forma más común y mortal de cáncer cerebral y la psoriasis", dijo Mirkin, el inventor de SNA yGeorge B. Rathmann, Profesor de Química en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern.
Un nuevo estudio publicado esta semana en Ingeniería biomédica de la naturaleza detalla el método de optimización, que utiliza un enfoque de biblioteca y aprendizaje automático para sintetizar, medir y analizar rápidamente las actividades y propiedades de las estructuras SNA. El proceso, que analizó más de 1,000 estructuras a la vez, fue ayudado por la tecnología SAMDI-MS, desarrollado por el coautor del estudio Milan Mrksich, profesor de ingeniería biomédica Henry Wade Rogers en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y director del Centro de Biología Sintética.
Inventado y desarrollado en Northwestern, los SNA son nanoestructuras que consisten en formas de ADN y ARN en forma de bola dispuestas en la superficie de una nanopartícula. Los investigadores pueden diseñar digitalmente SNA para que sean tratamientos precisos y personalizados que apaguen los genes y la actividad celular, y másrecientemente, como vacunas que estimulan el propio sistema inmunitario del cuerpo para tratar enfermedades, incluidas ciertas formas de cáncer.
Los SNA han sido difíciles de optimizar porque sus estructuras, incluido el tamaño y la composición de las partículas, la secuencia de ADN y la inclusión de otros componentes moleculares, pueden variar de muchas maneras, afectando o mejorando su eficacia para desencadenar una respuesta inmune. Este enfoque reveló quela variación en la estructura conduce a actividades biológicas que muestran contribuciones no obvias e interdependientes a la eficacia de los SCN. Debido a que estas relaciones no se predijeron, es probable que hayan pasado desapercibidas en un estudio típico de un pequeño conjunto de estructuras.
Por ejemplo, la capacidad de estimular una respuesta inmune puede depender del tamaño de la nanopartícula, la composición y / o cómo se orientan las moléculas de ADN en la superficie de la nanopartícula.
"Con esta nueva información, los investigadores pueden clasificar las variables estructurales en orden de importancia y eficacia, y ayudar a establecer reglas de diseño para la efectividad del SNA", dijo Andrew Lee, profesor asistente de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick y estudiocoautor.
"Este estudio muestra que podemos abordar la complejidad del espacio de diseño de SNA, lo que nos permite centrarnos y explotar las características estructurales más prometedoras de los SNA y, en última instancia, desarrollar poderosos tratamientos contra el cáncer", dijo Mirkin, quien también es directordel Instituto Internacional de Nanotecnología.
El Ingeniería biomédica de la naturaleza el trabajo se titula "Abordar la complejidad de la nanomedicina con pruebas novedosas de alto rendimiento y aprendizaje automático". Otros coautores son Neda Bagheri, Gokay Yamankurt, Eric J. Berns y Albert Xue, de la Universidad Northwestern.
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Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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