Potenzielle Gentherapie-Träger haben erstellt, die Viren nachahmen, ohne das Risiko einzugehen

Potenzielle Gentherapie-Träger haben erstellt, die Viren nachahmen, ohne das Risiko einzugehen
Potenzielle Gentherapie-Träger haben erstellt, die Viren nachahmen, ohne das Risiko einzugehen
Anonim

Chemiker der Washington University in St. Louis haben winzige synthetische Polymerpartikel hergestellt, die Viren nachahmen und das Potenzial für eine neue Richtung in der Gentherapie und anderen potenziellen biomedizinischen Anwendungen aufzeigen.

Das „Nano“-Partikel (ein Nanometer entspricht etwa einem Milliardstel Yard) hat den unwahrscheinlichen Namen Knedel (k-ned-l), weil es einem beliebten polnischen Teigtaschen ähnelt, der entweder mit Fleisch oder Süßigkeiten gefüllt ist. Die Knedels sind schalenvernetzte Strukturen, die eine hydrophobe oder wasserunlösliche Kerndomäne umgeben.Unnötig zu sagen, dass die Knedels zu klein sind, um sie mit bloßem Auge zu sehen. Sie haben Durchmesser von 10 bis 100 Nanometern und sind damit ähnlich groß wie viele kugelförmige Proteine ​​und Viren. Im Körper sollen sie der Erkennung durch das Immunsystem entgehen.

Karen L. Wooley, Ph.D., Professorin für Chemie in Arts & Sciences, gab kürzlich bekannt, dass sie und ihre Kollegen von der Washington University, Jianquan Liu, Ph.D., und Qi Zhang, Ph.D., beide wissenschaftliche Assistenten in Chemie und Tomasz Kowaleski, Ph.D., wissenschaftlicher Assistenzprofessor in Chemie, haben erfolgreich den Knedel-Kern ausgehöhlt, um „Nanokäfige“herzustellen, und eine fluoreszierende Markierung am Kern angebracht. Sie befestigten auch ein Polypeptid namens Proteintransduktionsdomäne (PTD) an der Außenseite der Nanostruktur. Sie hatten diese Idee von Steven F. Dowdy, Ph.D., Assistenzprofessor für Pathologie an der Washington University School of Medicine in St. Louis. Dowdy demonstrierte die Effizienz, mit der PTD Proteine ​​in Zellen transduziert.

Mit Hilfe von extrem leistungsstarken Mikroskopen konnten Wooley und ihre Kollegen die Peptid-tragenden Knedels nachweisen, die an Zelloberflächen binden. Eine andere Gruppe von Nanopartikeln ohne PTD, aber mit fluoreszierenden Markierungen, band nicht an Zielzellen.

'Neuland'Die Errungenschaft ist ein Schritt hin zur Verwendung der Knedel-Nanopartikel als potenzielle Gentherapie-Träger oder Vektoren. Die meisten heutigen Gentherapieversuche verwenden lebende Viren, die geschwächt sind, um RNA, DNA oder andere therapeutische Nutzlasten zu tragen. Die Gentherapie ist jedoch seit ihrer Einführung vor einem Jahrzehnt auf große Schwierigkeiten gestoßen, und ein Großteil der Probleme betrifft die sichere Verwendung lebender Viren. Die Schwierigkeit erreichte im September 1999 tragische Ausmaße, als ein 18-jähriger Gentherapie-Patient starb, nachdem ihm ein genetisch verändertes Adenovirus injiziert worden war, das ein Gen zur Kontrolle des Enzymmangels des Jungen trug.

Wooley's Knedels sind Biomimetika - sie sind so konzipiert, dass sie sich wie Viren verh alten, die biochemisch von Wirten angezogen werden, die sie zu infizieren versuchen.Aber ein Biomimic geht nicht das Risiko eines lebenden Virus ein, das, wie im Fall des verstorbenen 18-Jährigen, toxische oder andererseits vernachlässigbare Auswirkungen haben kann.

"Wir kombinieren synthetische Konstrukte mit biologischen Teilen", erklärt Wooley. „Das nennt man Biokonjugation, und es ist wirklich ein ganz neues Gebiet für uns. Wir interessieren uns für die Herstellung von Nanopartikeln mit hohlen Käfigen, in die man Peptide, Gene, Proteine ​​und niedermolekulare Medikamente stecken könnte, sogar alle möglichen biomedizinischen Möglichkeiten andere Zellen oder Moleküle abfangen. Andere Forscher machen ähnliche Dinge in der Partikelforschung, aber sie können nicht den gleichen Größenbereich erreichen wie wir."

Wooley präsentierte die Einzelheiten dieser neuesten Ergebnisse auf dem National Meeting der American Chemical Society, das vom 26. bis 31. März 2000 in San Francisco stattfand.

Über die Gentherapie hinaus wollen Wooley und ihre Gruppe das Potenzial der Knedels als Bio-Scavenger erforschen.Da die Partikel auch Lipoproteinen, die Cholesterin enth alten, chemisch ähnlich sind, könnte es möglich sein, Knedel zu konstruieren, die Lipoproteine ​​​​mit hoher Dichte (HDL), sogenanntes "gutes" Cholesterin, das Lipoproteine ​​​​mit niedriger Dichte (LDL) fängt, oder schlechtes Cholesterin nachahmen Cholesterin.

Als nächstes muss Wooley nach dem geeigneten genetischen Material suchen, das in den Nanokäfig platziert wird, um es an die Ziele des Wirts zu liefern.

"Wir haben noch keinen Kandidaten, aber wir sind zuversichtlich, dass wir einen finden werden", sagt Wooley. "Wir haben mit Knedels einen langen Weg zurückgelegt, und es liegt noch ein weiter Weg vor uns."

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