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Neue Nanoparticle-Form-SteuerMethoden-HilfsVorGen-Therapie

Published on October 12, 2012 at 9:16 AM

Forscher von Johns Hopkins und von den Northwestern-Universitäten haben entdeckt, wie man die Form von nanoparticles steuert, die DNS durch das Gehäuse verschieben und haben dass die Formen möglicherweise dieser Transportunternehmer einen großen Unterschied herein, gezeigt, unterscheiden wie gut sie arbeiten, wenn sie Krebs und andere Krankheiten behandeln.

Diese Abbildung stellt DNS-Moleküle (hellgrün) dar, verpackt in nanoparticles, indem sie ein Polymer mit zwei verschiedenen Abschnitten verwendet. Ein Abschnitt (Knickente) trägt eine positive Ladung die Bindungen es zur DNS und die andere (braun) bildet eine schützende Beschichtung auf der Partikeloberfläche. Indem sie das zahlungsfähige einstellten, diese Moleküle umgebend, waren das Johns Hopkins und die Nordwestlichen Forscher in der Lage, die Form der nanoparticles zu steuern. Die Tierversuche des Teams zeigten, dass die Form eines Nanoparticles drastisch beeinflussen könnte, wie effektiv sie Gentherapie an die Zellen entbindet. Die Karikaturbilder im Vordergrund, obwohl Computerformung erreicht, nah übereingestimmt mit den grauen Hintergründen, die durch Transmissions-Elektronenmikroskopie montiert wurden. (Kredite: Wei Qu, Northwestern-Universität, Simulationskarikaturen; Xuan Jiang, Universität John Hopkins, mikroskopische Bilder)

Diese Studie, in der Onlineausgabe Am 12. Oktober des Zapfen Fortgeschrittenen Werkstoffs veröffentlicht zu werden, ist auch bemerkenswert, weil diese Gentherapietechnik kein Virus verwendet, um DNS in Zellen zu tragen. Etwas Gentherapiebemühungen, die auf Viren beruhen, haben Gesundheitsrisiken aufgeworfen.

„Diese nanoparticles konnten ein sichereres werden und die effektivere Trägerwaffe für Gentherapie, Erbkrankheiten, Krebs und andere Krankheiten anvisierend, die mit Genmedizin behandelt werden können,“ sagte Hai-Quan Mao, ein außerordentlicher Professor der Materialwissenschaft und -technik Johns Hopkins in der Weißfisch-Ingenieurschule.

Mao, mit-entsprechender Autor des Artikels des Fortgeschrittenen Werkstoffs, hat nonviral nanoparticles für Gentherapie für ein Jahrzehnt entwickelt. Sein Anflug bezieht mit ein, gesunde Stückchen von DNS innerhalb der schützenden Polymerbeschichtungen zu komprimieren. Die Partikel werden konstruiert, um ihre genetische Kostenbelastung zu entbinden, erst nachdem sie durch den Blutstrom umgezogen und die Zielzellen eingetragen sind. Innerhalb der Zellen vermindert das Polymer und gibt DNS frei. Unter Verwendung dieser DNS als Schablone, können die Zellen Funktionsproteine produzieren, die Krankheit bekämpfen.

Ein grosser Fortschritt in dieser Arbeit ist, dass Mao und seine Kollegen berichteten, dass sie in der Lage waren, diese Partikel in drei Formen „zu justieren“ und Gestängen, Endlosschrauben und Kugeln ähnelten, die die Formen und die Größen von Virions nachahmen. „Wir könnten diese Formen im Labor beobachten, aber wir nicht völlig verstanden, warum sie diese Formen annahmen und wie man den Prozess gut steuert,“ Mao sagten. Diese Fragen waren wichtig, weil das DNS-Liefersystem möglicherweise, das er sich vorstellt, Besonderen, einheitliche Formen benötigt.

Vor Um dieses Problem zu lösen, suchte Mao Hilfe ungefähr drei Jahren von den Kollegen an Nordwestlichem. Während Mao in einem traditionellen nassen Labor arbeitet, sind die Nordwestlichen Forscher Experten, wenn sie ähnliche Experimente mit starken Computerbaumustern leiten.

Erik Luijten, außerordentlicher Professor der Materialwissenschaft und der Technik und der angewandten Mathematik am Autor Nordwestlicher McCormick-Ingenieurschule und der Angewandten Wissenschaft und des mit-Entsprechens des Papiers, führte die Computeranalyse der Ergebnisse, um zu bestimmen, warum die nanoparticles in verschiedene Formen sich bildeten.

„Unsere Computersimulationen und theoretisches Baumuster haben ein mechanistisches Verständnis geliefert und, was für diese Formänderung verantwortlich ist,“ Luijten gekennzeichnet, sagten. „Wir können jetzt voraussagen genau, wie man die Nanoparticlebauteile wählt, wenn man eine bestimmte Form erhalten möchte.“

Der Gebrauch von Computerbaumustern erlaubte Luijtens Team, traditionelle Laborexperimente an einem weit schnelleren Schritt nachzuahmen. Diese molekularen dynamischen Simulationen wurden an der Suche, Nordwestliche Hochleistungs-EDV-Anlage durchgeführt. Die Übertragen auf Lochkarten waren dass einige von ihnen die erforderlichen 96 Computerprozessoren so komplex, die gleichzeitig für einen Monat arbeiten.

In ihrem Papier wollten die Forscher auch die Bedeutung von Partikelformen im Entbinden von Gentherapie zeigen. Teammitglieder leiteten Tierversuche, alle unter Verwendung der gleichen Partikelmaterialien und die gleiche DNS. Der einzige Unterschied war in Form der Partikel: Gestänge, Endlosschrauben und Kugeln.

„Die Endlosschraube-förmigen Partikel ergaben 1.600mal mehr Genexpression in den Leberzellen, als die anderen Formen,“ sagte Mao. „Dieses bedeutet, dass dem, nanoparticles in dieser bestimmten Form zu produzieren mehr die effiziente Art sein könnte, Gentherapie an diese Zellen zu entbinden.“

Die Partikelformen, die in dieser Forschung verwendet werden, werden gebildet, indem man die DNS mit Polymeren verpackt und sie verschiedenen Verdünnungen eines organischen Lösungsmittels aussetzt. Widerwille DNS zum Lösungsmittel, mithilfe des konstruierten Polymers des Teams, veranlaßt die nanoparticles, in eine bestimmte Form mit einem „Schild“ um das Genmaterial zu schmälern, um es vor von den Immunzellen behoben werden zu schützen.

Quelle: http://www.northwestern.edu

Last Update: 12. October 2012 10:43

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