ペプチド核酸

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14222 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

理想的な薬物担体は、患者が過剰で不活性な担体物質にさらされるのを最小限に抑えるための高い積載能力を備えています。 想像できる限り最高の積載能力は、治療用カーゴ分子自体から組み立てられるナノキャリアによって達成される可能性があります。 ここでは、\(>\,94\%\) w/w という非常に高い PNA 負荷を示すペプチド核酸 (PNA) ベースのジルコニウム (Zr) 配位ナノ粒子について説明します。 この金属有機ハイブリッドナノ材料クラスは、配位ポリマーの巨大な化合物空間を生物活性オリゴヌクレオチドリンカーに拡張します。 一本鎖または二本鎖 PNA の構造を系統的に変更して、室温での Zr(IV) ノードによる配位駆動型自己集合の設計基準を特定しました。 ルイス塩基として機能する芳香族カルボン酸の機能と、\(Zr_{6} O_{4} (OH)_{4}\) の予備形成を伴う 2 段階の合成プロセスが、ナノ粒子の組み立ての成功に決定的であることが判明しました。 共焦点レーザー走査顕微鏡により、PNA-Zr ナノ粒子が細胞に容易に取り込まれることが確認されました。 カチオン性リポペプチドでコーティングされた PNA-Zr ナノ粒子は、\(\beta\)-グロビン イントロン変異 IVS2-705 のスプライシング修正のためのアンチセンス PNA 配列を機能的なレポーター細胞株に送達し、リポペプチドとの相互作用を介してスプライススイッチングを媒介することに成功しました。内在性 mRNA スプライシング機構。 提示された PNA-Zr ナノ粒子は、高い設計柔軟性と並外れた PNA 装填能力を備えた生物活性プラットフォームを表しており、核酸は受動的送達システムに装填されるのではなく、材料の不可欠な部分を構成します。

金属有機フレームワーク (MOF) は、金属イオンまたは金属クラスターとルイス塩基機能を持つ有機リンカーで構成される無機-有機ハイブリッド材料です。 有機リンカーと金属ノードの配位による自己集合により、高度に秩序化された、多くの場合多孔質の 2 次元または 3 次元のフレームワークが形成されます 1,2。 MOF は圧倒的に結晶構造ですが、非晶質 MOF、MOF 液体、MOF ガラス、その他の配位高分子などの非結晶性 MOF も文献で報告されています 3。 多用途の組み立て戦略により、適切な構築ユニットを選択することで、さまざまな機能を備えたハイブリッド材料の作成が可能になります4。 この設計の柔軟性により、さまざまな目的のために多数の MOF と配位ポリマーが生成される巨大な化合物空間が作成されます 5、6、7、8。 生物医学応用の文脈では、MOF および配位ポリマーは、小分子薬物または生体分子のキャリアとして、また光増感、放射線増強およびバイオイメージング特性を備えたフレームワークとして設計されてきました9,10,11,12,13,14。 15、16、17。 UiO-66は、六核酸化ジルコニウムクラスター\((Zr_6 O_4 (OH)_4)\)とテレフタル酸(TPA)から構成されており、最も集中的に研究されているMOFのセットに属します18,19。 単純な合成、優れた安定性、および非常に高い表面積により、UiO-66 および誘導体は薬物担体としての利用についても頻繁に評価されました 20。 ナノ医薬品の応用における一般に重要なパラメータの 1 つは、材料の潜在的な毒性によって表されます。 MOF の場合、個々の成分の忍容性と集合粒子のナノ毒性を考慮する必要があります 21。 Zr は生体系に存在し、組織学的および細胞学的研究で見られるように、毒性は中程度に低いです 22。 Zr ベースの MOF は一般に金属成分に関連する毒性が低いですが、生体適合性の程度は有機リンカー成分や個々の構造によって異なります 23,24。 いくつかの毒性問題を克服する戦略は、「バイオ MOF」35 の生成に、アミノ酸 25、26、27、ペプチド 28、29、30、タンパク質 31、32、または核酸塩基 33、34 などの耐容性の高い内因性有機リガンドを利用することです。 36. しかし、忍容性の高いナノ材料の場合でも、副作用を防ぐためには、薬物負荷容量が高く、過剰な担体材料への患者の曝露を最小限に抑えることが好ましい。 理論的には、生物活性物質自体によって形成されるナノマテリアルによって薬物の最大充填量を達成できる可能性があります。 ルイス塩基機能を備えた薬物分子から構築された有機金属ナノ医薬品は、金属イオンと集合して配位ナノ粒子を形成し、最大の担持容量を備えた想定されるナノキャリアに近似します 37,38。 この概念は低分子量治療薬ですでに実現されています 39、40、41、42 が、生理活性生体分子または合成類似体に基づくリンカーを含む配位ポリマーは報告されていません。