Alcuni ricercatori europei hanno sviluppato un nuovo dispositivo per visualizzare la formazione di complessi DNA-lipidici, che potrebbe essere utilizzato per valutare l’effetto dei sistemi di consegna mirata dei farmaci sulla struttura delle cellule.
La terapia genica sta emergendo come un’alternativa per diverse malattie genetiche oltre che per il cancro. Il processo prevede la consegna del gene sano nelle cellule malate o di altro DNA che aiuti a uccidere le cellule o a stimolare una risposta immunitaria. La consegna efficiente di DNA nelle cellule è fondamentale per il successo.
I lipidi cationici sono spesso utilizzati per consegnare il DNA nelle cellule attraverso un’interazione mediata tramite carica elettrica. Questi complessi possono inoltre essere vettori di funzionalizzazione di superficie con polietilenglicole (PEG) e sequenze segnale per favorire la consegna mirata e l’internalizzazione.
L’obiettivo del progetto TRANSFECTDNA (“Surface functionalised” cationic liposome-DNA complexes containing peptide-lipids with poly(ethylene glycol) spacers: structure, transfection efficiency and interactions with the cytoskeleton), finanziato dall’UE, era ottenere una comprensione approfondita della formazione dei complessi di liposomi cationici-DNA e della loro interazione con le cellule. L’obiettivo finale era svelare i meccanismi e determinare i parametri chiave della consegna e del rilascio dei geni.
A tal fine i ricercatori hanno utilizzato metodologie innovative e diffrazione di raggi X a basso angolo (SAXS). Hanno costruito un dispositivo a raggi X che trasportava un chip microfluidico e un portacampione microfluidico per SAXS in sito e imaging simultaneo del materiale che scorre. Per validare la funzionalità del nuovo dispositivo i ricercatori lo hanno utilizzato per studiare due sistemi modello a cristalli liquidi.
L’apparato microfluidico abbinato alla diffrazione dei raggi X ha fornito una piattaforma adatta a studiare le transizioni strutturali in sito e a svelare le vie delle complesse dinamiche di assemblaggio. Gli scienziati sono riusciti a valutare l’autoassemblaggio delle proteine dei neurofilamenti poiché questo nuovo apparato riassumeva più dettagliatamente l’ambiente naturale degli assoni neuronali.
La successiva preparazione di nanoparticelle di lipidi-DNA nello strumento microfluidico ha indicato che la tecnica di nanoprecipitazione andava eseguita per una formazione ottimale dei complessi. L’analisi tramite SAXS dei complessi liposomi PEGilati-DNA indicava una dimensione ben definita in acqua che si altera al momento dell’incubazione in siero.
In generale ci si aspetta che il nuovo dispositivo microfluidico renda possibile la preparazione di particelle di DNA lipidico con un numero determinato di strati e funzionalizzazione aggiunta. L’osservazione diretta del meccanismo di formazione dei complessi dovrebbe essere particolarmente utile per il mondo accademico e le industrie farmaceutiche.
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