의료용으로 안전한 DNA 나노기술, 새로운 연구 제안

의료용으로 안전한 DNA 나노기술, 새로운 연구 제안
쥐에 대한 연구에 따르면 나노 장치는 고용량에서 독성이 없습니다
날짜:
2022년 6월 14일
원천:
오하이오주립대학교
요약:
나노기술의 발전으로 약물 전달이나 백신 생성과 같은 생물의학 응용 분야에 사용하기 위해 DNA에서 구조를 제작할 수 있게 되었지만 쥐를 대상으로 한 새로운 연구에서는 이 기술의 안전성을 조사하고 있습니다.

나노기술의 발전으로 약물 전달이나 백신 생성과 같은 생물의학 응용 분야에 사용하기 위해 DNA에서 구조를 제작할 수 있게 되었지만 쥐를 대상으로 한 새로운 연구에서는 이 기술의 안전성을 조사하고 있습니다.

DNA Origami(DO)라는 기술을 사용하여 상보적인 DNA 가닥을 이중 나선으로 반복해서 접는 과정을 사용하여 과학자들은 신체에 주입하여 의약품을 전달할 수 있는 복잡한 모양의 다양한 소형 장치를 구성할 수 있습니다. 또는 다른 작업을 수행합니다. 그러나 이 기술은 아직 비교적 새롭기 때문에 과학자들은 나노구조가 위험한 면역 반응을 일으키거나 동물 시스템에서 다른 방식으로 유독할 수 있는지에 대해 의견이 분분합니다.

이제 오하이오 주립 대학의 연구원 팀이 이 질문에 답하기 위한 첫 걸음을 내디뎠습니다. Small 저널에 발표된 연구 에 따르면 이러한 DNA 장치의 양이 많을 경우 약간의 면역 반응을 일으킬 수 있지만 위험할 만큼 충분히 표시되지는 않습니다. 그들의 발견은 또한 다른 모양이 다른 치료 적용에 더 도움이 될 수 있음을 시사합니다.

이 연구의 주저자이자 오하이오 주립대의 기계 및 항공 우주 공학 연구 과학자인 크리스토퍼 루카스(Christopher Lucas)는 "DNA는 구성과 매우 조정된 방식으로 나노 로봇을 형성하도록 조작 및 설계할 수 있다는 점에서 믿을 수 없다"고 말했습니다. . "우리는 엄청난 잠재력을 가진 이 기술이 질병을 진단, 치료 및 예방하는 데 사용될 수 있다고 믿습니다."

이것이 안전하게 수행될 수 있는지 테스트하기 위해 Lucas의 팀은 마우스를 사용하여 "Tri"라는 평평한 단일층 2D 삼각형과 "라는 이름이 부여된 3D 막대 모양의 두 가지 나노구조의 생물학적 분포와 독성을 비교했습니다. 말." 10일 동안 약 60마리의 암컷 마우스에게 두 DO 구조를 지속적으로 IV 주사했습니다. 그러나 실제로 안전성을 테스트하기 위해 연구자들은 이전 연구보다 10배 더 많은 농도로 쥐에게 반복적으로 투여했습니다.

연구원들은 Tri와 Horse가 형태 의존적 염증 반응을 일으켰지만 시간이 지남에 따라 반응이 감소했기 때문에 면역 반응이 장기적으로 상대적으로 무해하다는 것을 보여주었습니다. Lucas는 "온건한 면역 반응이었지만 동물에게 독성이 없었습니다."라고 말했습니다. "이를 이해하는 것이 우리가 전임상 개발로 나아가고 약물 전달 응용 기술을 준비할 때 매우 중요했습니다."

실험이 종료되었을 때, 팀은 또한 마우스의 모든 주요 장기, 혈액 및 소변을 수집하고 이미지화하여 장치의 전신 분포를 추적했습니다. 결과는 두 가지 유형의 나노 구조가 다양한 면역 세포에 의해 내재화되었지만 원래 농도와 체내 침투 시간으로 인해 여전히 남아 있는 DO의 양이 다르다는 것을 보여주었습니다. 생체적합성이기 때문에 나노구조는 신체를 비교적 빨리 제거한다고 Lucas는 말했다. 특히 과학자들이 이러한 장치를 병든 세포만을 대상으로 하는 데 사용할 수 있도록 하려는 경우에 이는 좋은 일입니다.

그러나 다른 종류의 나노구조가 인간이나 동물의 신체 내부에서 직면할 수 있는 문제를 예측하기는 어렵습니다.

연구 공동 저자인 기계 및 항공 우주 공학 교수인 Carlos Castro는 "일단 생물학적 시스템에 사물을 넣으면 설명해야 할 변동성이 너무 많습니다.

다음 단계에 관해서는 이 기술이 쥐에게 독성이 없음을 보여주었기 때문에 팀은 장치에 화학 요법 약물을 로드하기 시작하고 장치를 사용하여 동물의 암세포를 효과적으로 표적으로 삼는 방법을 배우기를 원합니다. "우리는 단지 표면을 긁고 있을 뿐입니다."라고 카스트로가 말했습니다. "우리는 더 깊이 파고들 수 있는 완전히 새로운 흥미로운 질문 세트를 공개하고 있습니다."