Суббота, 17 мая, 2025
Новости биотехнологий
No Result
View All Result
No Result
View All Result
Новости биотехнологий
No Result
View All Result
Home Нанобиотехнологии

Инструменты нанотехнологий ДНК – от дизайна до приложений

24.11.2020
Нанобиотехнологии
0
Инструменты нанотехнологий ДНК – от дизайна до приложений
409
VIEWS
Share on FacebookShare on Twitter

Набор устройств с ДНК-нанотехнологиями, созданных для преодоления определенных узких мест в разработке новых методов лечения, диагностики и понимания молекулярных структур

Наноструктуры ДНК с их потенциалом для проницаемости клеток и тканей, биосовместимости и высокой программируемости на наномасштабном уровне являются многообещающими кандидатами в качестве новых типов средств доставки лекарств, высокоспецифичных диагностических устройств и инструментов для расшифровки того, как биомолекулы динамически изменяют свою форму и взаимодействуют с ними. друг друга и кандидатов в препараты. Исследователи Wyss Institute предоставляют набор разнообразных, многофункциональных ДНК-нанотехнологических инструментов с уникальными возможностями и потенциалом для широкого круга клинических и биомедицинских исследований.

ДНК-нанотехнологические устройства для доставки терапевтических лекарств

У наноструктур ДНК в будущем есть потенциал для широкого использования для транспортировки и презентации различных биологически активных молекул, таких как лекарственные препараты, а также иммуностимулирующие антигены и адъюванты, для нацеливания на клетки и ткани человеческого тела.

ДНК-оригами как компоненты высокоточной доставки противораковых вакцин
Институт Висса разработал противораковые вакцины для улучшения иммунотерапии. В этих подходах используются имплантируемые или инъецируемые каркасы на основе биоматериалов, которые представляют опухолеспецифические антигены и биомолекулы, которые привлекают дендритные иммунные клетки (ДК) в каркас и активируют их, чтобы после их высвобождения они могли управлять противоопухолевыми Т-клеточными ответами против опухолей. несущие те же антигены. Чтобы активироваться наиболее эффективно, DC, вероятно, должны испытать опухолевые антигены и иммуностимулирующие молекулы адъюванта CpG в определенных соотношениях (стехиометриях) и конфигурациях, которые соответствуют плотности и распределению молекул рецепторов на их клеточной поверхности.

Специально разработанное ДНК-оригами, запрограммированное на сборку в блоки с жесткой квадратной решеткой, которые совместно представляют опухолевые антигены и адъюванты для DC в каркасах биоматериалов с точностью до нанометра, имеют потенциал для повышения эффективности терапевтических противораковых вакцин и могут быть дополнительно функционализированы с помощью анти- противораковые препараты.

Стратегия химической модификации для защиты наноструктур
ДНК, доставляющих лекарства. Наноструктуры ДНК, такие как самособирающиеся ДНК-оригами, являются многообещающими средствами доставки лекарств и диагностических средств. Их можно гибко функционализировать с помощью низкомолекулярных и белковых лекарств, а также функций, облегчающих их доставку к конкретным клеткам-мишеням и тканям. Однако их потенциал ограничен их ограниченной стабильностью в тканях и крови организма. Чтобы помочь реализовать необычайные перспективы наноструктур ДНК, исследователи Wyss разработали простой, эффективный и масштабируемый подход к химическому перекрестному связыванию, который может обеспечить наноструктурам ДНК стабильность, которая им необходима в качестве эффективных носителей для лекарств и диагностики.

В двух простых и экономически эффективных шагах подход Wyss сначала использует маломолекулярный ненавязчивый нейтрализующий агент , ПЭГ-олиголизин, который несет несколько положительных зарядов, чтобы покрыть структуры ДНК-оригами. В отличие от обычно используемых ионов Mg 2+ , каждый из которых нейтрализует только два отрицательных изменения в структурах ДНК, ПЭГ-олиголизин покрывает несколько отрицательных зарядов на одном, образуя, таким образом, стабильную «электростатическую сеть», которая увеличивает стабильность наноструктур ДНК примерно в 400 раз. . Затем, применяя химическое сшивание реагент, известный как глутаральдегид, дополнительные стабилизирующие связи вводятся в электростатическую сеть, что увеличивает стабильность наноструктур ДНК еще в 250 раз, продлевая период их полураспада до диапазона, совместимого с широким спектром клинических применений.

ДНК-нанотехнологические устройства как сверхчувствительные диагностические и аналитические инструменты

Создание детектируемых наноструктур ДНК в ответ на болезнь или патоген-специфические нуклеиновые кислоты, в принципе, предлагает средства для высокоэффективного обнаружения биомаркеров в различных образцах. Событие связывания одной молекулы синтетического олигонуклеотида с нуклеиновой кислотой-мишенью может привести к созданию гораздо более крупных структур за счет совместной сборки меньших синтетических единиц ДНК, таких как плитки или кирпичики ДНК, в более крупные структуры, которые затем можно визуализировать с помощью простых лабораторных анализов. Однако основным препятствием для этих подходов является возникновение (1) неспецифического связывания и (2) событий неспецифической нуклеации в отсутствие конкретной нуклеиновой кислоты-мишени, что может привести к ложноположительным результатам. Нанотехнологи Wyss DNA разработали два отдельно применимых, но комбинируемых решения этих проблем.

Цифровой подсчет молекул биомаркеров с катенанами нанопереключателей ДНК
Чтобы обеспечить первоначальное обнаружение (связывание) биомаркеров со сверхвысокой чувствительностью и специфичностью, исследователи Wyss разработали тип нанопереключателя ДНК, который спроектирован как более крупная катенана (латинскоеслово catena означает цепь), Он собран из механически связанных кольцевых подструктур со специфическими функциями, которые вместе позволяют обнаруживать и подсчитывать отдельные молекулы биомаркеров. В структуре «DNA Nanoswitch Catenane» оба конца более длинной синтетической цепи ДНК связаны с двумя фрагментами антител, каждый из которых специфически связывается с разными частями одной и той же интересующей молекулы биомаркера, что обеспечивает высокую целевую специфичность и чувствительность.

This bridging-event causes the strand to close into a “host ring,” which it is interlocked at different regions with different “guest rings.” Closing of the host ring switches the guest rings into a configuration that allows the synthesis of a new DNA strand. The newly synthesized diagnostic strand then can be unambiguously detected as a single digital molecule count, while disrupting the antibody fragment/biomarker complex starts a new biomarker counting cycle. Both, the target binding specificity and the synthesis of a target-specific DNA strand also enable the combination of multiple DNA nanoswitch catenanes to simultaneously count different biomarker molecules in a single multiplexed reaction.

Быстрое платформа усиления для различных биомаркеров быстрый, недорогой и фермент , свободной от обнаружения и амплификации платформы
позволяет избежать неспецифического зародышеобразования и амплификации и позволяет самосборку гораздо более крупных структур микронного размера из одной затравки всего за несколько минут. Метод, названный «Обнаружение перекрестных наноразмеров», позволяет осуществлять сверхкооперативную сборку лент, начиная с одного события связывания биомаркера. Структуры микронного размера плотно сотканы из одноцепочечных «планок ДНК», в результате чего входящая планка змеится над и под шестью или более ранее захваченными планками на конце растущей ленты «крест-накрест», образуя слабые, но высокоспецифичные взаимодействия. с его взаимодействующими планками ДНК. Зарождение процесса сборки строго специфично для целевых семян, и сборку можно провести в одностадийной реакции примерно за 15 минут без добавления дополнительных реагентов и в широком диапазоне температур.

Предыдущий

Diagnoss запускает помощника по кодированию для выставления счетов за медицинские услуги

Следующий

Россельхозбанк запускает первого в стране «робота-ветеринара»

  • Конфиденциальность

© 2021-2024 Новости биотехнологий

  • БИОИНФОРМАТИКА
  • БИОБЕЗОПАСТНОСТЬ
  • НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ
  • СИНТЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
  • ОТРАСЛЕВЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ
  • ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ
  • СТАРТАПЫ
  • COVID-19

© 2021-2024 Новости биотехнологий

Welcome Back!

Login to your account below

Forgotten Password?

Create New Account!

Fill the forms below to register

All fields are required. Log In

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.

Log In
Просматривая этот сайт, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности