PBAE-mapping en modelvalidatie. (A) Moleculaire structuur en pKA waarden bij 25 ° C van het PBAE-copolymeer met spermine (links) en oleylamine (rechts) subeenheid. Mapping naar CG-resolutie binnen Martini 3 aangegeven door bollen. (B) Simulatie-snapshots van polymeren van 9 kDa in 10 mM HEPES bij pH 5,4, gesimuleerd gedurende 2,5 μs. Lipofiele componenten in grijs, geladen kralen in rood. Een voorbeeldkleuring komt overeen met één polymeermolecuul per kleur. (C) Micellen gevormd uit PBAE 70% OA zoals zichtbaar in TEM-beeldvorming. (D) Vergelijking van hydrodynamische diameters in DLS en simulatie (MD) onder bufferomstandigheden met lage en hoge ionsterkte. DLS-resultaten (N = 3) met gemiddelde ± SD van de hoofdpiek onder 20 nm qua intensiteit. MD-resultaten zijn het gemiddelde van DH gemiddeld over de hele doos, berekend op basis van de gemiddelde kwadratische afwijking (msd) tussen 1,75 en 2,25 μs gesimuleerde tijd. Credit: Nano-brieven (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04291
LMU-onderzoekers hebben onderzocht hoe kationische polymeren zich op moleculair niveau organiseren bij het transport van RNA-medicijnen.
Kationische polymeren zijn veelbelovende hulpmiddelen voor het transport van RNA-therapieën of RNA-vaccins. Net als lipide-nanodragers worden ze gebruikt om mRNA-medicijnen af te leveren. De nanoscopische verpakkingsmaterialen zijn in staat hun lading effectief te beschermen en af te leveren bij de doelcellen.
“Wij vervaardigen zogenaamde ‘genenveerboten’, waarin allerlei therapeutische nucleïnezuren kunnen worden ingekapseld voor veilig transport naar de plaats van actie”, legt professor Olivia Merkel uit, voorzitter van Drug Delivery aan de LMU-faculteit voor scheikunde en farmacie.
Om de effectiviteit van deze genveerboten verder te verbeteren, is het echter belangrijk om te begrijpen hoe deze deeltjes zich op moleculair niveau organiseren, RNA inkapselen en weer vrijgeven – een aspect dat tot nu toe nog niet volledig is onderzocht. Merkel is hoofdonderzoeker van een nieuwe studie die nieuwe inzichten heeft opgeleverd in de organisatie van de nanodragers.
De studie werd uitgevoerd als onderdeel van haar ERC-onderzoeksproject RatInhalRNA (Rational and Simulation-Supported Design of Inhalable RNA Nanocarriers) en de bevindingen zijn onlangs bekendgemaakt. gepubliceerd in het journaal Nano-brieven.
“Ons onderzoek maakte gebruik van een techniek genaamd grofkorrelige moleculaire dynamica (CG-MD) om de deeltjes te simuleren en te visualiseren”, legt Merkel uit. De specifieke focus lag op de manier waarop veranderingen in de polymeerstructuur en omgevingscondities de deeltjesvorming beïnvloeden. Simulaties werden ondersteund door natte laboratoriumexperimenten met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR), die bevestigden dat CG-MD gedetailleerde inzichten kan onthullen in de structuur en het gedrag van RNA-nanodeeltjes.
“Deze studie benadrukt de waarde van CG-MD bij het voorspellen en verklaren van de eigenschappen van RNA-nanoformuleringen, die kunnen helpen bij het ontwerpen van betere systemen voor toekomstige medische toepassingen.”
Meer informatie:
Katharina M. Steinegger et al, Moleculaire Dynamica-simulaties verduidelijken de moleculaire organisatie van op poly (bèta-amino-ester) gebaseerde polyplexen voor siRNA-afgifte, Nano-brieven (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04291
Tijdschriftinformatie:
Nano-brieven
Aangeboden door Ludwig Maximilian Universiteit München
