Наночастицы золота демонстрируют реальные перспективы в качестве эффективных средств доставки терапевтических нуклеиновых аминокислот, таких как способные бороться с болезнями гены и молекулы малых интерферирующих РНК (siRNA), в раковые опухоли. Группа ученых из Северо-западного университета (Northwestern University) показала, что безопасность сочетания наночастиц золота с нуклеиновой кислотой в значительной степени зависит от того, каким образом они связаны друг с другом. Это открытие имеет большое значение для разработчиков таких конструкций.

Группой ученых из Center for Cancer Nanotechnology Excellence при Северо-западном университете (Northwestern University) – одного из девяти основанных Национальным институтом рака (National Cancer Institute) центров по использованию нанотехнологий для лечения и исследования рака, изучавших, как клетки отвечают на различные сочетания нуклеиновых кислот и наночастиц золота, руководил Чэд Миркин (Chad Mirkin). Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Чтобы оценить, как раковые клетки реагируют на введение в них наночастиц, Миркин и его коллеги использовали метод, известный как genome-wide expression profiling – анализ изменений экспрессии генов в масштабе всего генома клетки. Они добавляли различные типы наночастиц к растущим в культуре раковым клеткам и затем проводили полный анализ экспрессии их генов. Во всех экспериментах они связывали с наночастицами нецелевые нуклеиновые кислоты, чтобы минимизировать изменения в генах, которые могли бы быть вызваны терапевтическим воздействием, связанным со специфическим взаимодействием между нуклеиновой кислотой и геном-мишенью.

Наночастицы находят практическое применение во множестве биотехнологических приложений, включая регуляцию генов, внутриклеточную визуализацию и медицинскую диагностику. Поэтому оценка биосовместимости этих материалов абсолютно необходима. Используя метод genome-wide expression profiling, ученые изучили биологическую реакцию клеток раковой линии HeLa на наночастицы золота, функционализированные нуклеиновыми кислотами. Ученые пришли к выводу, что биологический ответ на наночастицы золота, стабилизированные слабо связанными поверхностными лигандами выражен значительно – клетки распознают частицы и реагируют на их присутствие. Если же те же самые наночастицы функционализированы ковалентно связанными нуклеиновыми кислотами, клетки не демонстрируют измеряемого ответа. Полученные результаты важны для исследователей, изучающих и использующих наноматериалы в биологических приложениях, так как показывают, как незначительные изменения в химии поверхности и стабильности частицы могут приводить к значительным различиям в реакции клеток. (Фото с сайта pubs.acs.org)

Результаты этих сравнительных исследований показали, что поверхностные свойства наночастиц оказывали глубокое воздействие на то, как та или иная наночастица влияла на экспрессию гена. Самые удивительные и заслуживающие внимания различия ученые наблюдали, когда сравнили две наночастицы, различающиеся только характером связывания нуклеиновой кислоты с их поверхностями. Слабо связанные с нуклеиновыми кислотами наночастицы вызывали значительные изменения в экспрессии генов, в то время как наночастицы, прочно соединенные с нуклеиновыми кислотами ковалентной химической связью, практически на оказывали эффекта на генную экспрессию. Эти выводы, отмечают исследователи, показывают, как важно иметь полную характеристику наночастицы с точки зрения не только размера и формы, но и ее поверхностных свойств.

Аннотация к статье: Cellular Response of Polyvalent Oligonucleotide-Gold Nanoparticle Conjugates