ナノ「遺伝子フェリー」の構造を解読する(Drug research: decoding the structure of nano ‘gene ferries’)

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2024-11-27 ミュンヘン大学(LMU)

ミュンヘン大学(LMU)の研究者たちは、RNA治療薬やワクチンを標的細胞に届けるカチオン性ポリマーの分子レベルでの組織構造を解明しました。この研究では、粗視化分子動力学(CG-MD)シミュレーションを用いて、ポリマーの構造変化や環境条件がナノキャリアの形成に与える影響を可視化しました。さらに、核磁気共鳴(NMR)実験により、CG-MDシミュレーションの精度が確認されました。これらの成果は、RNAナノ製剤の特性を予測・説明する上でCG-MDの有用性を示し、将来の医療応用に向けたより優れたシステムの設計に貢献することが期待されています。

<関連情報>

分子動力学シミュレーションにより、siRNAデリバリーのためのポリ(β-アミノエステル)ベースのポリプレックスの分子構造を解明 Molecular Dynamics Simulations Elucidate the Molecular Organization of Poly(beta-amino ester) Based Polyplexes for siRNA Delivery

Katharina M. Steinegger,Lars Allmendinger,Sebastian Sturm,Felix Sieber-Schäfer,Adrian P. E. Kromer,Knut Müller-Caspary,Benjamin Winkeljann,Olivia M. Merkel
Nano Letters  Published: November 26, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04291

Abstract

ナノ「遺伝子フェリー」の構造を解読する(Drug research: decoding the structure of nano ‘gene ferries’)

Cationic polymers are known to efficiently deliver nucleic acids to target cells by encapsulating the cargo into nanoparticles. However, the molecular organization of these nanoparticles is often not fully explored. Yet, this information is crucial to understand complex particle systems and the role influencing factors play at later stages of drug development. Coarse-grained molecular dynamics (CG-MD) enables modeling of systems that are the size of real nanoparticles, providing meaningful insights into molecular interactions between polymers and nucleic acids. Herein, the particle assembly of variations of an amphiphilic poly(beta-amino ester) (PBAE) with siRNA was simulated to investigate the influence of factors such as polymer lipophilicity and buffer conditions on the nanoparticle structure. Simulations were validated by wet lab methods including nuclear magnetic resonance (NMR) and align well with experimental findings. Therefore, this work emphasizes that CG-MD simulations can provide underlying explanations of experimentally observed nanoparticle properties by visualizing the nanoscale structure of polyplexes.

有機化学・薬学
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