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Vaccins se développants et thérapeutique en exploitant la structure en acides nucléiques sphériques

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirector International Institute for Nanotechnology

M. Tchad Mirkin, directeur d'institut international pour la nanotechnologie parle aux sciences de la vie Nouvelles-Médicales au sujet de l'utilisation des acides nucléiques sphériques (SNAs) dans les vaccinations et les demandes de règlement pour la maladie, et ce qu'elles montrent au sujet de l'importance de la structure dans le développement pharmaceutique.

Quels sont les acides nucléiques sphériques (SNAs) ?

Les acides nucléiques sphériques (SNAs) sont des structures qui sont effectuées en prenant des nanoparticles et en synthétisant les extraits courts de l'ADN ou de l'ARN qui sont mis fin avec les groupes qui peuvent chimiquement coller sur les particules. Dans des conditions appropriées, vous pouvez charger les extraits courts de l'ADN ou de l'ARN sur la surface des particules de sorte qu'ils adoptent la forme du faisceau central de particules.

acide nucléique

Crédit d'image : Christoph Burgstedt/Shutterstock.com

Quelles propriétés rendent SNAs utile pour la recherche et développement médicale ?

Ce qui est réellement intéressant au sujet d'une SNA est que, sur une base de séquence, il a naturellement les propriétés complet différentes à son cousin linéaire. Il agit l'un sur l'autre avec des systèmes biologiques complet différemment.

Par exemple, si vous alimentez les acides nucléiques linéaires aux cellules humaines, ils les rejetteront. La raison derrière ceci est que la membrane cellulaire négativement - chargé et l'ADN est également négativement - est chargée.

Cependant, si vous prenez que le même ensemble de brins d'ADN et les arrangez sous la forme sphérique d'acide nucléique, non seulement ils entrent, ils entrent dans meilleur que n'importe quoi que n'ait jamais connu l'homme.

C'est une observation intéressante. La raison c'est qu'il y a des récepteurs sur la surface des cellules qui identifient les oligonucléotides groupés sous forme d'acide nucléique sphérique. Ces récepteurs, récepteurs appelés de Scavenger, les localisent sur la membrane cellulaire et puis facilitent une endocytose caveolae-assistée appelée de processus.

Une fois qu'internalisé, vous pouvez alors employer ces structures pour effectuer des mesures à l'intérieur des cellules. Vous pouvez également les employer pour régler ce que les cellules font. Vous pouvez les employer dans les approches réglementaires de gène, vous pouvez les employer en tant qu'agents immunostimulatory, et vous pouvez les employer pour développer beaucoup d'outils d'analyse et thérapeutique possible.

Comment ces propriétés peuvent-elles être exploitées dans la création des vaccins basés par SNA ?

Avec un vaccin, vous avez deux composantes de base. Vous avez quelque chose appelée un adjuvant, qui est une molécule qui stimule votre système immunitaire, et vous avez quelque chose appelée un antigène, type une signature de peptide que les aides forment le système immunitaire.

Avec un vaccin sphérique d'acide nucléique, vous tirez profit du fait que ce type d'architecture peut présenter des cellules telles que des cellules dendritiques et les cellules d'antigène-présentation qui sont réellement importantes dans le système immunitaire. Certaines séquences d'ADN ou ARN peuvent être employés pour stimuler sélecteur ces cellules.

De plus, elles peuvent transporter des choses dedans avec elles si vous mettez quelque chose dans leurs faisceaux ou chargez sur eux un type particulier d'antigène, par exemple, les structures qui forment le système immunitaire par chemin de fer des cellules de T pour donner une réaction très sélectrice de tueur.

Par exemple, si vous essayez de développer un vaccin de cancer, vous prenez fondamentalement un acide nucléique sphérique effectué des molécules auxiliaires appropriées et vous chargez dans elles, ou sur elles, les signatures appropriées de peptide qui sont seules à ces cellules cancéreuses. Vous stimulez alors localement, par exemple, l'injection sous-cutanée. Vous formez ces cellules pour former des cellules de T pour sortir sélecteur dans le système lymphatique, les cellules de découverte qui ont ces signatures, les cellules cancéreuses, et les lyser sélecteur.

vaccination

Crédit d'image : PhotobyTawat/Shutterstock.com

Vous avez récent expliqué la capacité de SNAs de livrer l'ADN à différentes régions du corps. Pouvez-vous nous dire davantage au sujet de cette recherche ?

En plus d'entrer dans des cellules bien, les acides nucléiques sphériques ont des profils très différents de biodistribution que les acides nucléiques linéaires. Ainsi, quand ils sont systémiquement administrés, ils vont à toutes les régions du corps. Ils peuvent entrer dans le poumon, ils peuvent présenter les cellules épithéliales, ils peuvent entrer dans le foie, ils peuvent croiser la barrière hémato-encéphalique, et ils peuvent entrer dans le coeur.

La structure de SNA effectue une différence à un niveau de la base, mais il signifie également que vous pouvez alors employer cette compréhension pour commencer à produire des approches neuves aux traitements. Très récent, nous avons appris comment prendre les acides nucléiques sphériques profondément dans le cerveau en les injectant intrathecally dans la moelle épinière, qui leur donne l'accès à toutes les parties du cerveau.

Ceci excite pour le développement des médicaments pour traiter des troubles neurodegenerative. Comme résultat, nous commençons à regarder ce premier dans l'endroit de l'ataxie de Friedreich, une maladie génétique qui affecte un nombre important de gens, mais également dans l'amyotrophie spinale, une maladie qui affecte des jeunes enfants. Nous visons également à vérifier un large éventail d'autres types de troubles, tels que la maladie de Huntington, la maladie de Parkinson, et la maladie d'Alzheimer.

 

Vaccins de prochain rétablissement avec des acides nucléiques sphériques (SNAs) d'AZoNetwork sur Vimeo.

Chez Pittcon 2018, vous avez présenté à trois SNAs structurel qui a eu les rendements antitumoraux différents. Comment ces structures diffèrent-elles et comment est-ce que ceci a changé leur capacité de viser les tumeurs ?

Une des choses intéressantes au sujet de la mise au point de vaccin est qu'à certains égards elle stupéfie le travail de vaccins même du tout. Quand vous obtenez un vaccin, l'adjuvant et l'antigène souvent coinjected juste dans une personne et alors vous laissez la nature prendre son cours. Vous ne réglez pas les propriétés d'activité ou de biodistribution en les présentant dans une structure particulière.

Ce que nous avons fait avec les vaccins sphériques d'acide nucléique est nous avons appris premièrement comment régler la quantité d'adjuvant, deuxièmement comment régler la quantité d'antigène, et troisièmement comment les présenter dans différentes voies.

Je pense que la voie conventionnelle que les gens développent des vaccins sont l'approche de mélangeur, qui se compose prendre les mesures des composantes, les mettant dedans et l'espérance elles fonctionnent. Si elles travaillent, vous pouvez faire fonctionner avec elle. Si elles ne travaillent pas, vous passez au prochain ensemble de composantes.

Nous avons posé la question fondamentale : la structure effectue-t-elle une différence ? Dites que vous avez quelque chose qui fonctionne, pouvez vous la rendre meilleure en réglant la structure de la manière que ces composantes sont présentées dans le cadre d'un acide nucléique sphérique ?

La réponse est que la structure effectue une différence énorme. Nous avons pu regarder trois structures différentes systématiquement en travers de beaucoup de différents modèles animaux pour le cancer, et nous avons prouvé chronique qu'une des trois structures surpasse les autres considérablement.

Sur une extrémité du spectre, vous avez les vaccins complet inutiles, et dans l'autre cas, vous avez les vaccins totalement curatifs, qui est remarquable. Cela a beaucoup d'implications. Une implication est qu'elle indique que nous concevons probablement des vaccins inexactement et nous pouvons faire beaucoup meilleur.

Une deuxième implication est qu'elle vous incite à s'interroger sur où les gens ont recherché les composantes possibles pour des adjuvants et les antigènes et décidées ils n'ont pas fonctionné dans un vaccin. Ont-ils les composantes incorrectes, ou ont-ils la structure incorrecte ? Il pourrait avoir été qu'ils ont eu les composantes parfaitement fines, mais ils les ont présentées de la voie incorrecte pour le type de réaction qu'ils ont voulue.

 

À quelle distance est-ce que des vaccins sont basés sur les acides nucléiques sphériques de l'utilisation clinique courante ?

Ils sont sur l'horizon. Il y a une suite entière de médicaments basés sur les acides nucléiques sphériques qui sont maintenant dans des tests cliniques humains, tels que des médicaments pour les maladies comme le psoriasis et la dermatite atopique, et également pour le multiforme de glioblastome, une forme mortelle de cancer du cerveau.

Il y a même des médicaments dans les tests cliniques pour traiter une grande variété de cancers où vous employez les acides nucléiques sphériques comme stimulant pour le système immunitaire. Il y a également ceux où vous accouplez cette stimulation avec les inhibiteurs appelés de point de reprise de médicaments qui peuvent te donner un type combiné de réaction.

Nous poussons systématiquement le développement des acides nucléiques sphériques du benchtop à un laboratoire à la clinique. Il y a maintenant beaucoup de coups de feu à effectuer ceci se produisent et beaucoup d'essais importants actuels qui vont raconter on racontant vers l'avant. Si tout va bien, ce va être une histoire très lumineuse pour les acides nucléiques sphériques et ils seront grand employés pour traiter beaucoup de différentes maladies.

tumeur cérébrale

Crédit d'image : Kateryna Kon/Shutterstock.com

Queest-ce que les prochaines années ressemblent à pour vous dans votre recherche ?

Nous voulons réellement pousser ce concept de structure effectuant une différence. Je suis un pharmacien par chemin de fer. Je crois que si vous regardez l'histoire du développement pharmaceutique, la structure a toujours été importante. Les changements parfois très subtile de la structure d'un médicament peuvent avoir réellement un impact important sur son rendement.

Le même doit être vrai avec des vaccins ; nous juste n'avons pas eu une plate-forme à regarder systématiquement comment la structure effectue une différence là. Cependant, maintenant nous faisons. Nous allons réellement pousser ce concept de vaccinologie rationnelle, l'idée que rationnel concevez par une compréhension de la façon dont la structure traduit aux différences d'activité et peut mener aux performances accrues en termes de thérapeutique.

Je pense que c'est un concept réellement important, pas simplement pour les acides nucléiques sphériques, mais pour des nanomedicines et des approches macromoléculaires aux médicaments se développants généralement parce que vous tendez à s'éloigner de l'architecture discrète.

Plus vous allez grand, plus vous devenez complexe. Cependant, je pense qui produit également une opportunité parce que les considérations structurelles là pourraient être une poignée importante que vous pouvez tourner pour régler l'efficacité.

Pourquoi êtes-vous venu à Pittcon ?

Pittcon est grand. Ils réalisent une fonction phénoménale d'attirer les gens secs superbes à dans Qu'est ce qu'endroit ils sont. Ils ont sur le matériel de pointe et les capacités d'étalage, et ils remontent un programme scientifique qui est vraiment spectaculaire et attirent une partie du meilleur et le plus lumineux de partout dans le monde.

C'est un grand moyen de se renseigner sur tout important en termes de science, instrumentation, et science étant conduite avec cette instrumentation.

Pourquoi pensez que vous Pittcon est important pour l'industrie de chimie analytique et l'industrie générale de la science ?

Pittcon est central à l'industrie analytique de la science de totalité. Je ne pense pas qu'il y a n'importe quel autre lieu de rendez-vous qui remonte une meilleure exposition et remonte une meilleure plate-forme de la situation actuelle, les deux du côté d'instrument et du côté de la science. Si je pense à une exposition que je veux aller à, c'est Pittcon.

Au sujet de M. Tchad Mirkin

M. Tchad A. Mirkin est le directeur de l'institut international pour la nanotechnologie et le prof. de George B. Rathmann de la chimie, bureau d'études chimique et biologique, génie biomédical, science des matériaux et bureau d'études, et médicament à l'Université Northwestern.

Il est un pharmacien et un expert en matière de renommée mondiale de nanoscience, qui est connu pour sa découverte et développement des acides nucléiques sphériques (SNAs) et le biodetection basé sur SNA et les plans thérapeutiques, l'Immersion-Crayon lecteur Nanolithography (DPN) et les méthodologies nanopatterning sans en porte-à-faux associées, la lithographie de Sur-Fil (OWL), et la lithographie coaxiale (CHARBON), et des cotisations à la synthèse supramoléculaire de chimie et de nanoparticle.

Il est l'auteur de plus de 780 manuscrits et plus de 1.200 demandes de brevet mondiales (plus de 350 publiés), et il est le fondateur des compagnies multiples, y compris Nanosphere, AuraSense, et Exicure, qui commercialisent des applications de nanotechnologie en sciences de la vie et biomédecine.

Le Tchad A. MirkinMirkin a été identifié avec plus de 230 nationaux et récompenses internationales, y compris le prix de Kabiller dans Nanoscience et Nanomedicine, le prix 2016 de Dan David et le prix inaugural de Sackler dans la recherche de convergence. Il était un membre de Council du Président des conseillers sur la Science et la technologie (gestion d'Obama), et est l'un très de peu de scientifiques à élire à chacun des trois conservatoires nationaux des USA. Il est également un camarade de l'Académie américaine des arts et des sciences et du conservatoire national des inventeurs, notamment.

Mirkin a servi sur les comités consultatifs éditoriaux de plus de 30 tourillons savants, y compris JACS, Angew. Chim., et Adv. Mère. ; actuellement, il est un rédacteur adjoint de JACS et et membre du conseil d'éditorial de PNAS. Il est l'éditeur de fondation du tourillon petit, et il Co-a édité les livres bestselling multiples.

Mirkin retient un degré de B.S. de Dickinson College (1986, élu dans le bêta Kappa de phi) et un degré de Ph.D. du Penn. Université de condition (1989). Il était un boursier post-doctoral de NSF au MIT avant de devenir un professeur à l'université du nord-ouest en 1991.

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