Com a descoberta de um nano-andaime de RNA que permanece excepcionalmente estável no corpo, pesquisadores da Universidade de Cincinnati (UC) superaram outra barreira para o desenvolvimento da nanotecnologia de RNA terapêutico.

Peixuan Guo, PhD, Dane and Mary Louise Miller Endowed Chair e professor de engenharia biomédica, e seus colegas da Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da UC relatam a construção de uma nanopartícula de RNA termodinamicamente estável online no jornal Nature Nanotechnology.

A nanopartícula, construído a partir de um motivo de junção de três vias (3WJ) de moléculas de RNA de empacotamento (pRNA), pode servir como uma plataforma para construir maiores, nanopartículas multifuncionais, diz Guo, que pode então ser injetado no corpo para entregar a terapêutica às células-alvo.

"Nanopartículas de RNA têm aplicações no tratamento de câncer e infecções virais, " ele diz, "mas um dos problemas no campo é que as nanopartículas de RNA são relativamente instáveis. Sem ligações covalentes ou ligações cruzadas para mantê-las juntas, as nanopartículas produzidas por meio de automontagem podem se dissociar quando injetadas em sistemas de circulação humana e animal, onde eles existem em concentrações muito baixas. "

No trabalho, Guo e os pesquisadores exploraram a estrutura única do motor de empacotamento de DNA do bacteriófago phi29, um vírus que infecta bactérias. O motor é engrenado por um anel de moléculas de pRNA contendo loops interligados e domínios helicoidais, que são unidos por um motivo 3WJ forte.

"O pRNA é extraordinariamente forte, "diz Guo, "já que é uma parte mecânica que a natureza usa para engrenar um motor poderoso. Essa força o torna uma plataforma ideal para a construção de nanopartículas de RNA. Além disso, o núcleo tem recursos únicos e excepcionalmente estáveis, como a resistência a desnaturantes fortes como a ureia e a capacidade permanece intacta em concentrações ultrabaixas na ausência de magnésio. "

Usando três pequenos fragmentos de RNA com alta afinidade para montagem em estruturas maiores, os pesquisadores foram capazes de recriar o núcleo 3WJ fora da estrutura do pRNA. Além disso, cada braço do núcleo 3WJ pode ser fundido a moléculas de siRNA, ligantes de ligação ao receptor e aptâmeros de RNA, ferramentas moleculares necessárias para que a nanopartícula encontre uma célula-alvo dentro do corpo e silencie os genes dentro dela.

A nanopartícula resultante permaneceu estável e funcional in vitro e, quando introduzido in vivo, tumores direcionados especificamente sem se difundir para outros órgãos críticos ou tecidos normais.

"Fazer complexos de fusão de DNA ou RNA não é difícil, "diz Guo, "mas garantir a dobragem apropriada de módulos individuais dentro do complexo para reter sua função após a fusão é uma tarefa difícil. O núcleo pRNA 3WJ direciona a dobragem de módulos funcionais individuais, e a estabilidade do núcleo 3WJ garante que cada módulo de fusão permaneça dobrado para o funcionamento adequado. "

No início deste ano, Guo e sua equipe superaram outro obstáculo para a nanotecnologia de RNA, o risco representado pela RNase, uma enzima comum que degrada rapidamente o RNA com o contato. Ao substituir um grupo químico no anel de ribose do RNA, A equipe de Guo conseguiu tornar o RNA resistente à degradação, ao mesmo tempo em que mantém sua capacidade de se agrupar em nanopartículas e formar uma estrutura e função 3D apropriadas.