Small:基于框架核酸的microRNA生物可开关递送系统

核酸药物是具有各种功能的RNA或DNA分子,其普遍作用机制是在转录后水平调控基因表达,以达到预期的疾病预防或者治疗效果,具有特异性强及效率高等诸多优势。作为极具潜能的核酸药物,microRNA在体内形成复杂的调控网络,调节着人体内几乎所有的生命过程。即便具有庞大的数量和功能多样性,microRNA单链结构的不稳定性限制了其效力的真正发挥。

由于DNA纳米结构出色的生物相容性和可编辑性,其在药物递送领域中具有巨大潜力。作为其中重要的一员,基于自组装的四面体框架核酸结构表现出极佳的组织穿透性、入胞能力和稳定性。作为一种高效安全的药物递送系统,四面体框架核酸或许能打破不稳定性对于microRNA应用上的限制。

近日,四川大学蔡潇潇教授团队将“货物”(microRNA前体)装载在四面体框架核酸的四个顶点上,利用酶控开关在细胞内实现“货物”的卸载,并验证了细胞对于“货物”主义链的筛选。该研究选择microRNA-2861来验证该递送体系在骨组织再生领域的有效性,证实了基于四面体框架核酸的microRNA生物可开关递送系统相较于传统载体在生物安全性及稳定性方面的优势。四面体框架核酸结构顶点的充分利用及酶控开关的设计也大大提升了microRNA在细胞内的作用效率,在体内及体外水平观察到了理想的干细胞成骨向分化结果及骨再生修复效果。具有庞大数量及功能多样性的microRNA有望依赖这种基于框架核酸的microRNA生物可开关递送系统应用在肿瘤治疗、基因诊断以及抗菌等领域,从而发挥出核酸药物的最大潜能。

图1. MicroRNA前体“货物”成功装载及表征验证。
图2. 基于框架核酸的microRNA生物可开关递送系统相较于传统载体在稳定性及生物安全性上的优势。
图3. 基于框架核酸的microRNA生物可开关递送系统成功地进入细胞、实现“货物”卸载并成功完成主义链的筛选。

四川大学华西口腔医学院博士研究生李松航、刘育豪为论文第一作者,四川大学华西口腔医学院蔡潇潇教授为该文通讯作者,四川大学为第一完成单位。该研究得到国家重点研发计划(2019YFA0110600)和国家自然科学基金(81970986, 81771125)等项目支持。

论文信息:

Bioswitchable Delivery of microRNA by Framework Nucleic Acids: Application to Bone Regeneration

Songhang Li, Yuhao Liu, Taoran Tian, Tao Zhang, Shiyu Lin, Mi Zhou, Xiaolin Zhang, Yunfeng Lin, Xiaoxiao Cai*

Small

DOI: 10.1002/smll.202104359

原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202104359