Por milênios, o DNA desempenhou um papel central no armazenamento de informações genéticas de cada célula e consiste em filamentos com uma sequência específica de quatro blocos de construção diferentes. Esses filamentos de DNA são copiados pela célula em cada divisão celular de uma maneira extremamente bem orquestrada, mas, surpreendentemente, esse maquinário sofisticado é governado por regras muito simples.
Nos últimos anos, descobriu-se que utiliza essas regras simples não apenas no contexto da engenharia genética, mas também para construir nanoestruturas de DNA úteis projetando fitas de DNA. Essas nanoestruturas de DNA demonstraram ter várias funções biomédicas úteis, como a capacidade de transportar medicamentos contra o câncer para locais exatos do corpo onde são necessários. Isso pode aumentar o efeito da medicação, bem como fornecer menos efeitos colaterais em comparação com o tratamento convencional do câncer.

As nanoestruturas de DNA também são cada vez mais usadas como uma ferramenta para ligar e montar biomoléculas, em estruturas multifuncionais. Uma dessas nanoestruturas de DNA utilizadas forma uma estrutura ramificada com quatro extremidades, denominadas junções de 4 vias (4WJ), que também são encontradas naturalmente.

Com versões especialmente projetadas dessas estruturas 4WJ, por exemplo, a Harvard Medical School em Boston conseguiu ligar e coletar vários anticorpos, que em combinação garantiram que as células T atacassem as células cancerígenas agressivas com mais intensidade e, assim, matassem os tumores.

Nanoestruturas de DNA aprimoradas com blocos de construção artificiais

Pesquisadores que fazem parte do Centro de Design de Medicamentos Biomoleculares Multifuncionais (CEMBID) da Universidade de Aarhus também estão trabalhando para encontrar novas maneiras de vincular diferentes medicamentos para alcançar mecanismos de ação cada vez mais eficazes. O grupo de pesquisa, liderado pelo professor Kurt Gothelf, acaba de publicar um artigo na revista Angewandte Chemie Int. Ed. com resultados envolvendo as estruturas 4WJ acima mencionadas, mas em uma versão melhorada. O trabalho foi realizado em colaboração com os grupos de Jørgen Kjems e Ken Howard que também fazem parte do CEMBID.

É certo que essas nanoestruturas de DNA (4WJ) são inteligentes, mas há a desvantagem de estruturas de DNA que o DNA é de fato um polímero biodegradável. Isso significa que as estruturas são quebradas mais rapidamente no sangue do que o desejado. Além disso, as estruturas podem ser tão grandes que elas mesmas ativam o sistema imunológico. Para que as estruturas sejam usadas para diagnóstico ou medicina, é crucial que as estruturas sejam muito estáveis, não tóxicas e não desencadeiem uma reação imunológica no paciente.

Anders Märcher, pós-doc no grupo de pesquisa de Kurt Gothelf e parte do CEMBID, junto com seus colegas de pesquisa, agora encontrou uma maneira de aumentar a estabilidade dessas nanoestruturas. Eles conseguiram isso usando pequenas cadeias, chamadas oligonucleotídeos, de blocos de construção artificiais e modificados para formar a nanoestrutura. Os oligonucleotídeos artificiais, Märcher et al. O uso é chamado ácido nucleico acíclico do L-treoninol (aTNA) e funciona da mesma maneira e tão bem quanto os blocos de construção naturais do DNA. Aqui, a molécula de açúcar (desoxirribose) nos blocos de construção naturais é substituída por uma molécula de açúcar artificial (L-treoninol acíclico), que fortalece a estrutura geral.

Os resultados positivos mostraram que as estruturas 4WJ com o bloco de construção artificial, aTNA, são muito estáveis, não se degradam no sangue, não são tóxicas para as células e não provocam uma resposta imune inespecífica. Quando os pesquisadores acoplaram um tipo particular de biomolécula, que é conhecida por se ligar a um biomarcador em células de câncer de mama de alta especificidade, à nova estrutura 4WJ, descobriu-se que a estrutura 4WJ pode ser eficaz no direcionamento de medicamentos contra o câncer para as células desejadas. . Além disso, ao fazer mais modificações na nova estrutura 4WJ, eles poderiam prolongar sua vida útil na corrente sanguínea e, portanto, também o efeito da droga que pode ser acoplada à nanoestrutura do DNA.

Os pesquisadores imaginam que sua estrutura 4WJ construída com blocos de construção artificiais pode ser usada como uma ferramenta para transportar medicamentos para a posição correta no corpo de um paciente. Além disso, percebem que pode servir como uma ferramenta valiosa na pesquisa. Por exemplo, os pesquisadores imaginam que os efeitos de diferentes combinações de biomoléculas que degradam o câncer podem ser rastreados com mais rapidez e eficiência, para que o tratamento mais eficaz do câncer possa ser encontrado mais rapidamente. + Explorar mais

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