剑桥大学 带有携带siRNA的多器官功能衰竭的细胞
学分:剑桥大学 剑桥大学的科学家开发了一个平台，该平台使用被称为金属有机框架的纳米粒子向细胞输送一种有前途的抗癌剂
博士领导的研究
剑桥化学工程和生物技术系的大卫·费尔恩-希门尼斯指出，金属有机框架可以为细胞提供一个可行的平台，向细胞输送一种被称为siRNA的强效抗癌剂
小干扰核糖核酸(siRNA)具有抑制过度表达的致癌基因的潜力，已成为科学家寻找新的癌症治疗方法的日益关注的焦点
费尔恩-希门尼斯的团队使用计算机模拟技术找到了一种具有完美孔径的多孔结构，可以携带一种siRNA分子，这种分子一旦进入细胞就会分解，将siRNA释放到目标中
他们的研究结果发表在今天的化学细胞杂志上
当细胞内的特定基因导致特定蛋白质的过量产生时，一些癌症就会发生
解决这个问题的一个方法是阻断基因表达途径，限制这些蛋白质的产生
SiRNA分子可以做到这一点——结合特定的基因信使分子，在它们告诉细胞产生特定的蛋白质之前破坏它们
这个过程被称为“基因敲除”
在过去的十年里，科学家们开始更多地关注siRNAs作为潜在的癌症疗法，因为它们为疾病治疗提供了一个多功能的解决方案——你只需要知道你想要抑制的基因的序列，你就可以制造相应的siRNA来分解它
你可以对siRNA分子做一些简单的改变，治疗一种完全不同的疾病，而不是设计、合成和测试新药——这是一个极其昂贵和漫长的过程
使用siRNAs治疗疾病的一个问题是，分子非常不稳定，通常在到达目标之前被细胞的自然防御机制分解
SiRNA分子可以被修饰以使其更加稳定，但这损害了它们敲除目标基因的能力
也很难将分子送入细胞——它们需要由另一种载体作为递送剂来运输
晶体金属有机框架
信用:大卫·费尔兰-希门尼斯 剑桥大学的研究人员使用了一种特殊的纳米粒子来保护siRNA并将其输送到细胞中，在那里他们展示了它抑制特定目标基因的能力
费尔恩-希门尼斯领导着先进材料的研究，特别关注金属氧化物燃料电池:由金属和有机积木连接在一起组成的自组装三维化合物
研究人员可以制作成千上万种不同类型的微结构——剑桥结构数据库中目前有超过84，000个微结构，每个月发布1000个新结构——它们的属性可以根据特定目的进行调整
通过改变多器官功能衰竭结构的不同组成部分，研究人员可以创造出具有不同孔径、稳定性和毒性的多器官功能衰竭，使他们能够设计出能够将小分子核糖核酸等分子携带到细胞中而没有有害副作用的结构
“对于传统的癌症治疗，如果你正在设计新的药物来治疗该系统，这些药物可能具有不同的行为、几何形状、大小，因此你需要一种对每种药物都是最佳的多器官功能衰竭，”费尔恩-希门尼斯说
“但对siRNA来说，一旦你开发出一种有用的多器官功能衰竭，原则上你可以将它用于一系列不同的siRNA序列，治疗不同的疾病
" “以前做过这种手术的人使用的多孔膜没有足够大的孔隙来包裹siRNA，所以很多多孔膜很可能只是粘在外面，”前博士米歇尔·泰普兰斯基说
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费尔兰-希门尼斯小组的一名学生，他进行了这项研究
“我们使用了一种可以封装siRNA的财政部，封装后你可以提供更多的保护
我们选择的MOF是由锆基金属节点制成的，我们已经做了大量研究，表明锆是非常惰性的，它不会引起任何毒性问题
" 使用可生物降解的多器官功能衰竭进行siRNA传递是很重要的，以避免在完成工作后出现不必要的结构堆积
泰普兰斯基和他的团队选择的财政部分解成无害的成分，这些成分很容易被细胞回收，没有有害的副作用
大的孔径也意味着研究小组可以将大量的siRNA加载到一个单一的多器官功能衰竭分子中，保持基因敲除所需的剂量非常低
“使用具有如此大孔隙的多器官功能衰竭的好处之一是，我们可以获得比其他系统需要的更局部化、更高的剂量，”泰普兰斯基说
“SiRNA非常强大，您不需要大量的SirNA就能获得良好的功能
所需剂量小于多孔膜孔隙率的5%
" 学分:剑桥大学 使用多器官功能衰竭或其他载体携带小分子进入细胞的一个问题是，它们经常在到达目标的途中被细胞阻止
这一过程被称为内体截留，本质上是一种防止有害成分进入细胞的防御机制
费尔恩-希门尼斯的团队在他们的MOF中添加了额外的组件，以阻止他们在进入牢房的路上被困住，这样，就可以确保siRNA达到目标
该团队使用他们的系统敲除了细胞中产生荧光蛋白的基因，因此他们能够使用显微成像方法来测量未接受多器官功能衰竭治疗的细胞和接受多器官功能衰竭治疗的细胞之间蛋白质发出的荧光如何进行比较
该小组利用内部专业知识，与超分辨率显微镜专家克莱门斯·卡明斯基教授和加比·卡明斯基-席尔勒教授合作，他们也领导化学工程和生物技术系的研究
使用多器官功能衰竭平台，该团队能够始终如一地阻止基因表达27%，这一水平显示了使用该技术敲除癌症基因的前景
费尔恩-希门尼斯相信他们将能够提高该系统的功效，下一步将是将该平台应用于导致所谓难以治疗的癌症的基因
“我们经常被问到的一个问题是‘为什么你想在医疗保健中使用金属有机框架？’因为其中含有金属，听起来可能对身体有害
“但我们关注的是一些棘手的疾病，比如难以治疗的癌症，在过去20年里，对这些疾病的治疗一直没有改善
我们需要能提供解决方案的东西；多活几年是非常受欢迎的
" 该系统的多功能性将使该团队能够使用相同的适应多器官功能衰竭，以提供不同的siRNA序列和目标不同的基因
由于其孔径较大，多器官功能衰竭也有可能同时输送多种药物，从而开辟了联合治疗的选择
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