SNAs são formas semelhantes a bolas de DNA e RNA dispostas na superfície de uma nanopartícula. Crédito:Chad Mirkin / Northwestern University
EVANSTON, Ill.- Com sua capacidade de tratar uma ampla variedade de doenças, os ácidos nucléicos esféricos (SNAs) estão prontos para revolucionar a medicina. Mas antes que essas nanoestruturas projetadas digitalmente possam atingir todo o seu potencial, os pesquisadores precisam otimizar seus vários componentes.
Uma equipe da Northwestern University liderada pelo pioneiro da nanotecnologia Chad A. Mirkin desenvolveu uma rota direta para otimizar essas partículas desafiadoras, trazendo-os um passo mais perto de se tornarem uma opção de tratamento viável para muitas formas de câncer, doenças genéticas, distúrbios neurológicos e muito mais.
"Os ácidos nucléicos esféricos representam uma excitante nova classe de medicamentos que já estão em cinco ensaios clínicos em humanos para o tratamento de doenças, incluindo glioblastoma (a forma mais comum e mortal de câncer no cérebro) e psoríase, "disse Mirkin, o inventor dos SNAs e o professor de química George B. Rathmann no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern.
Um novo estudo publicado esta semana em Nature Biomedical Engineering detalha o método de otimização, que usa uma abordagem de biblioteca e aprendizado de máquina para sintetizar rapidamente, medir e analisar as atividades e propriedades das estruturas SNA. O processo, que rastreou mais de 1, 000 estruturas de cada vez, foi auxiliado pela tecnologia SAMDI-MS, desenvolvido pelo co-autor do estudo Milan Mrksich, Henry Wade Rogers Professor de Engenharia Biomédica na McCormick School of Engineering da Northwestern e diretor do Center for Synthetic Biology.
Inventado e desenvolvido na Northwestern, SNAs são nanoestruturas que consistem em formas esféricas de DNA e RNA dispostas na superfície de uma nanopartícula. Os pesquisadores podem projetar SNAs digitalmente para serem precisos, tratamentos personalizados que desligam genes e atividade celular, e mais recentemente, como vacinas que estimulam o próprio sistema imunológico do corpo para tratar doenças, incluindo certas formas de câncer.
SNAs têm sido difíceis de otimizar porque suas estruturas, incluindo tamanho e composição de partícula, Sequência de DNA e inclusão de outros componentes moleculares - pode variar de muitas maneiras, impactar ou aumentar sua eficácia no desencadeamento de uma resposta imune. Esta abordagem revelou que a variação na estrutura leva a atividades biológicas mostrando contribuições não óbvias e interdependentes para a eficácia dos SNAs. Como essas relações não foram previstas, eles provavelmente teriam passado despercebidos em um estudo típico de um pequeno conjunto de estruturas.
Por exemplo, a capacidade de estimular uma resposta imune pode depender do tamanho das nanopartículas, composição e / ou como as moléculas de DNA são orientadas na superfície das nanopartículas.
“Com esta nova informação, os pesquisadores podem classificar as variáveis estruturais em ordem de importância e eficácia, e ajudar a estabelecer regras de design para a eficácia do SNA, "disse Andrew Lee, professor assistente de engenharia química e biológica na McCormick School of Engineering e co-autor do estudo.
"Este estudo mostra que podemos abordar a complexidade do espaço de design SNA, permitindo-nos focar e explorar os recursos estruturais mais promissores dos SNAs, e finalmente, para desenvolver poderosos tratamentos contra o câncer, "disse Mirkin, que também é diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia.
o Nature Biomedical Engineering O artigo é intitulado "Lidando com a Complexidade da Nanomedicina com Triagem de Alta Velocidade e Aprendizado de Máquina". Outros co-autores são Neda Bagheri, Gokay Yamankurt, Eric J. Berns e Albert Xue, da Northwestern University.
