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Vacunas que se convierten y terapéutica explotando la estructura en ácidos nucléicos esféricos

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirector International Institute for Nanotechnology

El Dr. República eo Tchad Mirkin, director del instituto internacional para la nanotecnología habla con las ciencias de la vida Noticia-Médicas sobre el uso de ácidos nucléicos esféricos (SNAs) en vacunaciones y tratamientos para la enfermedad, y qué él muestra sobre la importancia de la estructura en el revelado farmacéutico.

(SNAs)¿Cuáles son ácidos nucléicos esféricos?

Los ácidos nucléicos esféricos (SNAs) son las estructuras que son hechas tomando nanoparticles y sintetizando los recortes cortos de la DNA o del ARN que se terminan con los grupos que pueden químicamente pegar a las partículas. Bajo condiciones apropiadas, usted puede cargar hacia arriba los recortes cortos de la DNA o del ARN sobre la superficie de las partículas de modo que adopten la forma de la base central de la partícula.

ácido nucléico

Haber de imagen: Cristóbal Burgstedt/Shutterstock.com

¿Qué propiedades hacen SNAs útil para la investigación y desarrollo médica?

Cuál es realmente interesante sobre una SNA es que, sobre una base de la serie, tiene naturalmente propiedades totalmente diversas a su primo lineal. Obra recíprocamente con los sistemas biológicos totalmente diferentemente.

Por ejemplo, si usted introduce los ácidos nucléicos lineales a las células humanas, las rechazarán. La razón detrás de esto es que la membrana celular - cargado y la DNA está también negativo - está cargada negativo.

Sin embargo, si usted toma que el mismo equipo de cabos de la DNA y los arregla en forma esférica del ácido nucléico, no sólo entran, ellos entran en mejor que cualquier cosa conocido por el hombre.

Esto es una observación interesante. La razón de ella es que hay receptores en la superficie de las células que reconocen los oligonucleótidos agrupados bajo la forma de ácido nucléico esférico. Estos receptores, llamados los receptores del limpiador, los localizan en la membrana celular y después facilitan un proceso llamado endocytosis caveolae-mediado.

Una vez que está internado, usted puede entonces utilizar esas estructuras para hacer mediciones dentro de las células. Usted puede también utilizarlas para regular lo que lo hacen las células. Usted puede utilizarlas en las aproximaciones de regla del gen, usted puede utilizarlas como agentes immunostimulatory, y usted puede utilizarlos para desarrollar muchas herramientas analíticas y terapéutica posible.

¿Cómo se pueden estas propiedades explotar en la creación de vacunas basadas SNA?

Con una vacuna, usted tiene dos componentes básicos. Usted tiene algo llamado un coadyuvante, que es una molécula que estimula su sistema inmune, y usted tiene algo llamado un antígeno, típicamente una firma del péptido que ayude al tren el sistema inmune.

Con una vacuna esférica del ácido nucléico, usted se aprovecha del hecho de que este tipo de configuración puede incorporar las células tales como células dendríticas y las células de la antígeno-presentación que son realmente importantes en el sistema inmune. Ciertas series de la DNA o del ARN se pueden utilizar para estimular selectivamente esas células.

Además, pueden llevar cosas hacia adentro con ellas si usted pone algo en sus núcleos o carga sobre ellos un tipo determinado de antígeno, por ejemplo, las estructuras que entrenan al sistema inmune entrenando a las células de T para dar una reacción muy selectiva del asesino.

Por ejemplo, si usted está intentando desarrollar una vacuna del cáncer, usted toma básicamente un ácido nucléico esférico hecho de las moléculas complementarias apropiadas y usted carga en ellas, o sobre ellas, las firmas apropiadas del péptido que son únicas a esas células cancerosas. Usted entonces localmente estimula, por ejemplo, la inyección subcutánea. Usted entrena a esas células para entrenar a las células de T para salir selectivamente en el sistema linfático, las células del hallazgo que tienen esas firmas, las células cancerosas, y lyse selectivamente las.

vacunación

Haber de imagen: PhotobyTawat/Shutterstock.com

Usted demostró recientemente la capacidad de SNAs de entregar la DNA a diversas regiones de la carrocería. ¿Puede usted informarnos más sobre esta investigación?

Además de conseguir en las células bien, los ácidos nucléicos esféricos tienen perfiles muy diversos del biodistribution que los ácidos nucléicos lineales. Así pues, cuando se administran sistémico, van a todas las regiones de la carrocería. Pueden entrar en el pulmón, ellos pueden incorporar las células epiteliales, ellos pueden entrar en el hígado, pueden cruzar la barrera hematoencefálica, y pueden conseguir en el corazón.

La estructura de la SNA diferencia en un nivel básico, pero también significa que usted puede entonces utilizar esta comprensión para comenzar a crear nuevas aproximaciones a las terapias. Muy recientemente, hemos aprendido cómo tomar los ácidos nucléicos esféricos profundamente en el cerebro intrathecally inyectándolos en la médula espinal, que les da el acceso a todas las partes del cerebro.

Esto es emocionante para el revelado de drogas tratar desordenes neurodegenerative. Como consecuencia, estamos comenzando a observar este primer en el área de la ataxia de Friedreich, una enfermedad genética que afecte a un número de gente importante, pero también en la atrofia muscular espinal, una enfermedad que afecte a niños jovenes. También estamos apuntando investigar una amplia gama de otros tipos de desordenes, tales como enfermedad de Huntington, enfermedad de Parkinson, y enfermedad de Alzheimer.

 

Vacunas de la generación siguiente con los ácidos nucléicos esféricos (SNAs) de AZoNetwork en Vimeo.

En Pittcon 2018, usted presentó a tres SNAs estructural que tenía las eficiencias antitumores que diferían. ¿Cómo estas estructuras difieren y cómo ésta cambió su capacidad de apuntar los tumores?

Una de las cosas interesantes sobre el revelado vaccíneo es que en algún sentido está sorprendiendo el trabajo de las vacunas incluso en absoluto. Cuando usted consigue una vacuna, el coadyuvante y el antígeno a menudo apenas coinjected en una persona y entonces usted permite la naturaleza tomar su curso. Usted no controla las propiedades de la actividad o del biodistribution presentándolas en una estructura determinada.

Qué hemos hecho con las vacunas esféricas del ácido nucléico somos hemos aprendido en primer lugar cómo controlar la cantidad de coadyuvante, en segundo lugar cómo controlar la cantidad de antígeno, y en tercer lugar cómo presentarlas en maneras diferentes.

Pienso que la manera convencional que la gente desarrolla vacunas es la aproximación de la licuadora, que consiste en el tomar de medidas de componentes, introduciéndolos y el esperar ellas trabajan. Si trabajan, usted puede ejecutarse con ella. Si no trabajan, usted se traslada conectado al equipo siguiente de componentes.

Hemos hecho la pregunta básica: ¿la estructura diferencia? ¿Diga que usted tiene algo que trabaje, puede usted hacerlo mejor controlando la estructura de la manera que esos componentes se presentan en el contexto de un ácido nucléico esférico?

La respuesta es que la estructura diferencia enorme. Hemos podido observar tres diversas estructuras sistemáticamente a través de muchos diversos modelos animales para el cáncer, y hemos mostrado constantemente que una de las tres estructuras supera las otras substancialmente.

En un final del espectro, usted tiene vacunas totalmente ineficaces, y en el otro caso, usted tiene vacunas totalmente curativas, que es notable. Eso tiene muchas implicaciones. Una implicación es que dice que estamos diseñando probablemente vacunas incorrectamente y podemos hacer mucho mejor.

Una segunda implicación es que hace que usted se pregunta sobre donde la gente ha buscado los componentes posibles para los coadyuvantes y los antígenos y decididos ellos no trabajaron en una vacuna. ¿Tienen los componentes incorrectos, o tienen la estructura incorrecta? Habría podido ser que tenían componentes perfectamente finos, pero los presentaron de la manera incorrecta para el tipo de reacción que quisieron.

 

¿Hasta dónde las vacunas se basan en los ácidos nucléicos esféricos del uso clínico rutinario?

Están en el horizonte. Hay series enteras de drogas basadas sobre los ácidos nucléicos esféricos que ahora están en juicios clínicas humanas, tales como drogas para las enfermedades como psoriasis y dermatitis atópico, y también para el multiforme del glioblastoma, una forma mortal del cáncer de cerebro.

Hay incluso drogas en las juicios clínicas para tratar una amplia variedad de cánceres donde usted utiliza los ácidos nucléicos esféricos como estimulante para el sistema inmune. Hay también unos donde usted acopla que el estímulo con las drogas llamó los inhibidores del punto de verificación que pueden darle un tipo combinado de reacción.

Estamos activando sistemáticamente el revelado de ácidos nucléicos esféricos del benchtop en un laboratorio a la clínica. Hay ahora muchos tiros en la fabricación de esto suceso y muchas juicios importantes en curso que vayan a contar la historia que va adelante. Esperanzadamente, va a ser una historia muy brillante para los ácidos nucléicos esféricos y serán utilizadas ampliamente para tratar muchas diversas enfermedades.

tumor cerebral

Haber de imagen: Kateryna Kon/Shutterstock.com

¿Qué los próximos años parecen para usted en su investigación?

Queremos realmente activar este concepto de estructura que diferencia. Soy químico entrenando. Creo que si usted observa la historia del revelado farmacéutico, la estructura ha sido siempre importante. Los cambios a veces muy sutiles en la estructura de una droga pueden tener un impacto realmente grande en su funcionamiento.

Lo mismo tiene que ser verdad con las vacunas; apenas no hemos tenido una plataforma a observar sistemáticamente cómo la estructura diferencia allí. Sin embargo, ahora hacemos. Vamos realmente a activar este concepto de vacunología racional, la idea que racional diseñe con una comprensión de cómo la estructura traduce a las diferencias de la actividad y puede llevar al funcionamiento creciente en términos de terapéutica.

Pienso que esto es un concepto realmente importante, no apenas para los ácidos nucléicos esféricos, pero para los nanomedicines y las aproximaciones macromoleculares al remedio que se convierte generalmente porque usted tiende a moverse lejos de la configuración discreta.

Cuanto más grande usted va, más complejo usted consigue. Sin embargo, pienso que también crea una oportunidad en que las consideraciones estructurales allí podrían ser una perilla importante que usted puede girar para ajustar eficacia.

¿Por qué usted vino a Pittcon?

Pittcon es grande. Hacen un trabajo fenomenal de atraer a gente elegante estupenda a en cualquier área están. Tienen en el equipo avanzado y capacidades del despliegue, y juntan un programa científico que sea verdad espectacular y atraen algo el del mejor y más brillante de todas partes del mundo.

Es una gran manera aprender sobre todo importante en términos de ciencia, instrumentación, y ciencia conducto con esa instrumentación.

¿Por qué piense que usted Pittcon es importante para la industria de la química analítica y la industria total de la ciencia?

Pittcon es central a la industria analítica de la ciencia del conjunto. No pienso que hay cualquier otro lugar que junte una mejor demostración y junta una mejor plataforma del estado plus ultra, en el lado del instrumento y en el lado de la ciencia. Si pienso en una demostración que quiero ir a, es Pittcon.

Sobre el Dr. República eo Tchad Mirkin

El Dr. República eo Tchad A. Mirkin es el director del instituto internacional para la nanotecnología y el profesor de George B. Rathmann de la química, ingeniería química y biológica, ingeniería biomédica, la ciencia y la ingeniería material, y remedio en la Universidad Northwestern.

Él es químico y un experto mundo-renombrado del nanoscience, que se sabe para su descubrimiento y revelado de ácidos nucléicos esféricos (SNAs) y biodetection SNA-basado y los esquemas terapéuticos, Declive-Pluma Nanolithography (DPN) y las metodologías nanopatterning voladizo-libres relacionadas, litografía del En-Alambre (OWL), y litografía coaxial (CARBÓN), y contribuciones a la síntesis supramolecular de la química y del nanoparticle.

Él es el autor sobre de 780 manuscritos y sobre 1.200 solicitudes de patente por todo el mundo (sobre 350 publicados), y él es el fundador de las compañías múltiples, incluyendo Nanosphere, AuraSense, y Exicure, que están comercializando usos de la nanotecnología en las ciencias de la vida y la biomedecina.

República eo Tchad A. MirkinMirkin se ha reconocido con sobre 230 nacionales y recompensas internacionales, incluyendo el premio de Kabiller en Nanoscience y Nanomedicine, el premio 2016 de Dan David y el premio inaugural de Sackler en la investigación de la convergencia. Él era una pieza de Council del presidente de consejeros en la ciencia y la tecnología (la administración de Obama), y es uno muy de pocos científicos que se elegirán a las tres academias del nacional de los E.E.U.U. Él es también una persona de la academia americana de artes y de ciencias y de la academia nacional de inventores, entre otros.

Mirkin ha servido en los comités consultivos editoriales sobre de 30 gorrones eruditos, incluyendo JACS, Angew. Quím., y Adv. Mater.; actualmente, él es editor asociado de JACS y y pieza del comité de redacción redaccional de PNAS. Él es el editor de fundación del gorrón pequeño, y él co-ha corregido los best sellers múltiples.

Mirkin lleva a cabo un grado de B.S. de Dickinson College (1986, elegido en la phi Kappa beta) y un grado del Ph.D. del Penn. Estado Univ. (1989). Él era un becario postdoctoral del NSF en el MIT antes de hacer profesor en Univ del noroeste. en 1991.

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