DNA-nanorakenteet naamioituvat proteiinien avulla

06.10.2017

Suoraviivainen ja muunneltava proteiinipäällystysmenetelmä tuo ohjelmoitavat DNA-origami-pohjaiset lääkekuljettimet ja molekyylilaitteet lähemmäksi kliinisiä sovelluksia.

DNA-nanorakenteet (purppura) naamioituvat seerumialbumiiniproteiinien (vihreä) avulla. (Kuva: Veikko Linko ja Mauri Kostiainen)

Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä kehittäneet tekniikan, joka parantaa merkittävästi DNA-nanorakenteiden kestävyyttä DNA:ta pilkkovia entsyymejä vastaan, tehostaa näiden rakenteiden solukuljetusta sekä pienentää niiden aiheuttamaa immuunivastetta.

“DNA-rakenteet voidaan päällystää proteiineilla, tässä tapauksessa seerumialbumiineilla, joihin on kovalenttisesti liitetty synteettinen DNA:han sitoutuva osa”, kertoo dosentti Veikko Linko Aalto-yliopistosta. DNA-nanorakenteella (tässä tutkimuksessa rakenteena oli tiilimäinen DNA-origami) on negatiivinen sähkövaraus, joten positiivisesti varautunut monivalenssinen sitova osa (dendroni) voi tarttua DNA-rakenteen pintaan elektrostaattisesti. Säätämällä synteettisen dendroniosan tarrautumistehokkuutta ja proteiini-dendroni –konjugaattien määrää suhteessa DNA-rakenteisiin, on mahdollista muodostaa tiheä ja yhtenäinen proteiinivaippa DNA-origamin ympärille. Tutkimuksessa todettiin, että tällaisella “proteiininaamioinnilla” voidaan myös hämätä immuunijärjestelmää, sillä päällystys vähensi merkittävästi hiiren pernan primäärisoluista määritettyä immuunivastetta.

“Esitelty päällystystekniikka on suoraviivainen eikä rajoitu vain seerumialbumiinin käyttöön. Koska menetelmä on helposti muunneltava, lähes mikä tahansa proteiini voidaan liittää synteettiseen DNA:ta sitovaan osaan”, valottaa professori Mauri Kostiainen, joka johti tutkimusta. Tämän ansiosta  myös muut tutkijat voivat nyt muokata DNA-rakenteiden pintaominaisuuksia halutusti biologisissa olosuhteissa. Seerumialbumiini on veren yleisin proteiini ja sen puoliintumisaika verenkierrossa on pitkä, joten sillä on jo kliinisiä sovelluksia lääkehoidoissa. Tutkijat uskovatkin vahvasti, että menetelmä tulee avamaan uusia mahdollisuuksia tarkoin räätälöidyssä DNA-pohjaisessa lääkekuljetuksessa.

Tutkimus julkaistiin Advanced Healthcare Materials –lehdessä (vol. 6, iss. 18, 20. syyskuuta 2017) ja valittiin lehden kansikuva-artikkeliksi sekä noteerattiin Advanced Science News -uutissivustolla.

Linkit:

Artikkeli “Protein Coating of DNA Nanostructures for Enhanced Stability and Immunocompatibility”: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201700692/full

Kansikuva: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201770093/full

Advanced Science News -uutissivusto: http://www.advancedsciencenews.com/cover-art-featuring-dna-origami-cardiac-scaffolds-stem-cells/

Lisätietoja:

Dosentti Veikko Linko
Biohybridimateriaalit –tutkimusryhmä, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
puh. 045 673 9997, veikko.linko@aalto.fi

Professori Mauri Kostiainen
Biohybridimateriaalit –tutkimusryhmän johtaja, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
puh. 050 362 7070, mauri.kostiainen@aalto.fi