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Vaccini di sviluppo e terapeutica sfruttando struttura in acidi nucleici sferici

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirector International Institute for Nanotechnology

Il Dott. Repubblica del Chad Mirkin, Direttore dell'istituto internazionale per nanotecnologia parla con scienze biologiche Notizia-Mediche circa l'uso degli acidi nucleici sferici (SNAs) nelle vaccinazioni e nei trattamenti per la malattia e che cosa mostrano circa l'importanza della struttura nello sviluppo farmaceutico.

Che cosa sono acidi nucleici sferici (SNAs)?

Gli acidi nucleici sferici (SNAs) sono strutture che sono fatte catturando le nanoparticelle e sintetizzando i brevi frammenti di DNA o di RNA che sono terminati con i gruppi che possono chimicamente saldare alle particelle. Nelle circostanze appropriate, potete caricare sui brevi frammenti di DNA o di RNA sulla superficie delle particelle in modo che adottino la forma della memoria centrale della particella.

acido nucleico

Credito di immagine: Christoph Burgstedt/Shutterstock.com

Che beni rendono SNAs utile per ricerca e sviluppo medici?

Che cosa è realmente interessante circa uno SNA è che, su una base di sequenza, ha naturalmente beni completamente differenti a suo cugino lineare. Interagisce completamente diversamente con i sistemi biologici.

Per esempio, se alimentate gli acidi nucleici lineari alle cellule umane, le rifiuteranno. La ragione dietro questa è che la membrana cellulare - fatto pagare ed il DNA è negativamente egualmente - è fatta pagare negativamente.

Tuttavia, se catturate che lo stesso insieme dei fili del DNA e li sistemate nel modulo sferico dell'acido nucleico, non solo vanno dentro, essi vanno in migliore di qualche cosa conosciuto per equipaggiare.

Ciò è un'osservazione interessante. La ragione per è che ci sono ricevitori sulla superficie delle celle che riconoscono gli oligonucleotidi ragruppati sotto forma di acido nucleico sferico. Questi ricevitori, chiamati ricevitori dell'organismo saprofago, li localizzano sulla membrana cellulare e poi facilitano un trattamento chiamato endocytosis caveolae-mediato.

Una volta che interiorizzato, potete poi usare quelle strutture per effettuare le misure dentro le celle. Potete anche usarli per regolamentare che cosa le celle fanno. Potete utilizzarli negli approcci di regolamento del gene, potete usarli come agenti immunostimulatory e potete usarli per sviluppare molti strumenti analitici e terapeutica possibile.

Come possono questi beni essere sfruttati nella creazione dei vaccini basati SNA?

Con un vaccino, avete due componenti di base. Avete qualcosa chiamato un adiuvante, che è una molecola che stimola il vostro sistema immunitario ed avete qualcosa chiamato un antigene, tipicamente un'impronta del peptide che aiuta il treno il sistema immunitario.

Con un vaccino sferico dell'acido nucleico, approfittate del fatto che questo tipo di architettura può registrare le celle quali le celle dentritiche e celle di antigene-presentazione che sono realmente importanti nel sistema immunitario. Determinate sequenze di DNA o di RNA possono essere usate per stimolare selettivamente quelle celle.

Inoltre, possono portare le cose dentro con loro se mettete qualcosa nelle loro memorie o caricate sopra loro un tipo particolare di antigene, per esempio, strutture che preparano il sistema immunitario formando le celle di T per dare una risposta molto selettiva dell'uccisore.

Per esempio, se state provando a sviluppare un vaccino del cancro, catturate basicamente un acido nucleico sferico fatto delle molecole ausiliarie appropriate e caricate in loro, o su loro, le impronte appropriate del peptide che sono uniche a quelle cellule tumorali. Poi localmente stimolate, per esempio, l'iniezione sottocutanea. Formate quelle celle per formare le celle di T per uscire selettivamente nel sistema linfatico, celle del ritrovamento che hanno quelle impronte, le cellule tumorali e farle l'elettrolisi selettivamente.

vaccinazione

Credito di immagine: PhotobyTawat/Shutterstock.com

Recentemente avete dimostrato la capacità di SNAs di consegnare il DNA alle regioni differenti dell'organismo. Potete dirci di più circa questa ricerca?

Oltre ad entrare nelle celle bene, gli acidi nucleici sferici hanno profili molto differenti di distribuzione biologica che gli acidi nucleici lineari. Così, quando sono amministrati sistematicamente, vanno a tutte le regioni dell'organismo. Possono entrare nel polmone, essi possono entrare nelle celle epiteliali, essi possono entrare nel fegato, possono attraversare la barriera ematomeningea e possono entrare nel cuore.

La struttura di SNA fa una differenza ad un livello di base, ma egualmente significa che potete poi usare questa comprensione per cominciare a creare i nuovi approcci alle terapie. Molto recentemente, abbiamo imparato come catturare gli acidi nucleici sferici in profondità nel cervello intrathecally iniettandoli nel midollo spinale, che dà loro l'accesso a tutte le parti del cervello.

Ciò è emozionante per lo sviluppo delle droghe trattare i disordini neurodegenerative. Di conseguenza, stiamo cominciando ad esaminare questo primo nell'area dell'atassia di Friedreich, una malattia genetica che pregiudica un numero significativo della gente, ma anche nell'atrofia muscolare spinale, una malattia che pregiudica i bambini piccoli. Egualmente stiamo mirando a studiare una vasta gamma di altri tipi di disordini, quali la malattia di Huntington, la malattia del Parkinson ed il morbo di Alzheimer.

 

Vaccini di Next Generation con gli acidi nucleici sferici (SNAs) da AZoNetwork su Vimeo.

A Pittcon 2018, avete presentato a tre SNAs strutturale che ha avuto i risparmi di temi antitumorali differenti. Come queste strutture differiscono e come questa ha cambiato la loro capacità di mirare ai tumori?

Una delle cose interessanti circa sviluppo del vaccino è che per certi aspetti sta stupendo il lavoro dei vaccini anche affatto. Quando ottenete un vaccino, l'adiuvante e l'antigene spesso coinjected appena in una persona e poi lasciate la natura catturare il suo corso. Non gestite i beni di distribuzione biologica o di attività presentandoli in una struttura particolare.

Che cosa abbiamo fatto con i vaccini sferici dell'acido nucleico siamo abbiamo imparato in primo luogo come regolare il livello dell'adiuvante, secondariamente come regolare il livello dell'antigene ed in terzo luogo come presentarli nei modi diversi.

Penso che il modo convenzionale che la gente sviluppa i vaccini è l'approccio del miscelatore, che consiste di prendere i provvedimenti delle componenti, mettente li dentro e sperare essi funzionino. Se funzionano, potete funzionare con. Se non funzionano, passate verso l'insieme seguente delle componenti.

Abbiamo fatto la domanda di base: la struttura fa una differenza? Dica che voi avete qualcosa che funzioni, potete renderlo migliore gestendo la struttura nel modo quelle componenti sono presentate nel contesto di un acido nucleico sferico?

La risposta è che la struttura fa una differenza enorme. Abbiamo potuti esaminare sistematicamente tre strutture differenti attraverso molti modelli animali differenti per cancro ed abbiamo indicato coerente che una delle tre strutture supera sostanzialmente le altre.

Su una conclusione dello spettro, avete vaccini completamente inefficaci e nell'altro caso, avete vaccini completamente curativi, che è notevole. Quello ha molte implicazioni. L'un'implicazione è che dice che probabilmente stiamo progettando in modo errato i vaccini e possiamo fare molto migliore.

Una seconda implicazione è che vi incita a domandarsi circa dove la gente ha cercato le componenti possibili per gli adiuvanti e gli antigeni e decisive essi non hanno funzionato in un vaccino. Hanno le componenti sbagliate, o hanno la struttura sbagliata? Potrebbe essere che hanno avuti componenti perfettamente fini, ma le hanno presentate nel modo sbagliato per il tipo di risposta che hanno voluto.

 

Fin dove i vaccini sono basati sugli acidi nucleici sferici da uso clinico sistematico?

Sono sull'orizzonte. Ci sono le intere serie di droghe basate sopra gli acidi nucleici sferici che sono ora nei test clinici umani, quali le droghe per le malattie come la psoriasi e la dermatite atopica ed anche per il multiforme di glioblastoma, un modulo micidiale di tumore al cervello.

Ci sono anche droghe nei test clinici per il trattamento dell'ampia varietà di cancri in cui usate gli acidi nucleici sferici come stimolante per il sistema immunitario. Ci sono egualmente quelli dove coppia che lo stimolo con le droghe ha chiamato gli inibitori del controllo che possono dargli un tipo combinato di risposta.

Stiamo spingendo sistematicamente lo sviluppo degli acidi nucleici sferici dal benchtop ad un laboratorio verso la clinica. Ci sono ora molti scatti a fare questo accadono e molte prove importanti in corso che stanno andando raccontare la storia che va in avanti. Eventualmente, sta andando essere una storia molto luminosa per gli acidi nucleici sferici e saranno usate largamente per il trattamento delle molte malattie differenti.

tumore cerebrale

Credito di immagine: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Che cosa i prossimi anni assomigliano per voi nella vostra ricerca?

Realmente vogliamo spingere questo concetto della struttura che fa una differenza. Sono un chimico preparandomi. Credo che se esaminate la cronologia dello sviluppo farmaceutico, la struttura sia stata sempre importante. I cambiamenti a volte molto sottili nella struttura di una droga possono avere un impatto realmente grande sulla sua prestazione.

Lo stesso deve essere vero con i vaccini; non abbiamo avuti appena una piattaforma da esaminare sistematicamente come la struttura fa una differenza là. Tuttavia, ora facciamo. Realmente stiamo andando spingere questo concetto di vaccinologia razionale, l'idea che razionale progetti con una comprensione di come la struttura traduce alle differenze di attività e può piombo alla prestazione aumentata in termini di terapeutica.

Penso che questo sia generalmente un concetto realmente importante, non appena per gli acidi nucleici sferici, ma per i nanomedicines e gli approcci macromolecolari alle medicine di sviluppo perché tendete a muoverti a partire dall'architettura discreta.

Più grande andate, più complesso ottenete. Tuttavia, penso che egualmente crea un'opportunità in quanto le considerazioni strutturali là potrebbero essere un perno importante che potete girare per regolare l'efficacia.

Perché siete venuto a Pittcon?

Pittcon è grande. Fanno un processo fenomenale di attrazione della gente astuta eccellente verso qualsiasi area sono. Hanno sulle attrezzature avanzate e sulle capacità della visualizzazione ed un un programma scientifico che è vero spettacolare ed attirano alcuno del la cosa migliore e più luminoso da ogni parte del mondo.

È un grande modo imparare circa tutto importante in termini di scienza, strumentazione e scienza che è condotta con quella strumentazione.

Perché pensi che Pittcon siate importante per l'industria di chimica analitica e l'industria globale di scienza?

Pittcon è centrale all'industria analitica di scienza di tutto. Non penso che ci sia qualunque altra sede che un una migliore manifestazione ed un una migliore piattaforma della punta del progresso, sia dal lato dello strumento che dal lato di scienza. Se penso ad una manifestazione che voglia andare a, è Pittcon.

Circa Dott. Repubblica del Chad Mirkin

Il Dott. Repubblica del Chad A. Mirkin è il Direttore dell'istituto internazionale per nanotecnologia ed il prof. di George B. Rathmann di chimica, assistenza tecnica chimica & biologica, assistenza tecnica biomedica, scienza & assistenza tecnica dei materiali e medicina alla Northwestern University.

È un chimico e un esperto di fama mondiale in nanoscience, che è conosciuto per la suoi scoperta e sviluppo degli acidi nucleici sferici (SNAs) e a biodetection basato a SNA e schemi terapeutici, Immersione-Penna Nanolithography (DPN) e metodologie nanopatterning senza a mensola riferite, la litografia del Su Collegare (OWL) e la litografia coassiale (CARBONE) e contributi alla sintesi sovramolecolare di nanoparticella e di chimica.

È l'autore oltre di 780 manoscritti ed oltre 1.200 richieste di brevetto universalmente (oltre 350 pubblicati) ed è il fondatore delle società multiple, compreso Nanosphere, AuraSense e Exicure, che stanno commercializzando le applicazioni di nanotecnologia in scienze biologiche e biomedicina.

La Repubblica del Chad A. MirkinMirkin è stato riconosciuto con oltre 230 nazionali ed i premi internazionali, compreso il premio di Kabiller in Nanoscience e in Nanomedicine, il premio 2016 di Dan David ed il premio inaugurale di Sackler nella ricerca di convergenza. Era un membro del Council del Presidente dei Consiglieri su scienza & sulla tecnologia (amministrazione di Obama) ed è uno molto di pochi scienziati da eleggere a tutte e tre le accademie del cittadino degli Stati Uniti. È egualmente un collega dell'accademia americana delle arti e delle scienze e dell'accademia nazionale degli inventori, tra l'altro.

Mirkin è servito sui comitati consultivi editoriali oltre di 30 pubblicazioni da studioso, compreso JACS, Angew. Chim. e adv. Mater.; attualmente, è un editore di socio di JACS ed e membro del consiglio di amministrazione dell'editoriale di PNAS. È l'editore fondante del giornale piccolo e co-ha modificato i libri bestselling multipli.

Mirkin tiene un grado di B.S. da Dickinson College (1986, eletto nelle beta kappe del phi) e un grado di Ph.D. dal Penn. Stato università (1989). Era un collega postdottorale del NSF al MIT prima del diventare un professore all'università nordoccidentale nel 1991.

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