Dostarczanie nanoładunku pod odpowiedni adres komórkowy
Terapia genowa polega na wprowadzaniu genów funkcjonalnych do komórek gospodarza. Proces ten wymaga wektora do przeniesienia ładunku, który zwykle składa się z genu (genów) i czasem innych niezbędnych cząsteczek. Większość badań skupia się na użyciu wirusów jako wektorów. Przechwycenie komórki z jej materiałem genetycznym to element przetrwania wirusa w organizmie gospodarza. Przedmiotem badania, w ramach finansowanego przez UE projektu "Inżynieria białkowa na rzecz kapsułkowania i transportu wewnątrzkomórkowego" (Protengenctrans), była ciepłolubna bakteria Aquifex aeolicus (AaLS). Jest to bakteria termofilna, której kapsuła proteinowa lub otoczka jest stabilna w temperaturze ponad 700˚C, a zatem wstawianie licznych mutacji zwykle nie wpływa na jej strukturę. Zespół projektu Protengenctrans wyścielił wewnętrzną powierzchnię kapsułki AaLS naładowanymi ujemnie pozostałościami aminokwasów, by stworzyć zbiornik dla cząsteczek ładunkowych. Ładunek obejmował rozmaite cząsteczki, takie jak plazmidy (pierścienie bakteryjnego DNA) i drabinki DNA o różnej długości. Złote nanocząsteczki, przodujące obecnie w nowej diagnostyce raka piersi, zostały z powodzeniem dostarczone do celu. Aby poprawić pobór komórkowy leków, można zastosować peptydy białkowej domeny transdukcji (PTD). Celem badaczy z zespołu projektu Protengenctrans było maksymalne wykorzystanie tej funkcji i w pierwszym kroku opracowanie metody odznaczenia kapsyd AaLS genetycznie zakodowanymi PTD selektywnymi względem tkanki. Zespół skupił się na ładowaniu cząsteczek gościnnych do PTD-AaLS, monitorując absorpcję kompleksów, a następnie wywołując wewnątrzcząsteczkowe uwolnienie molekuł gościnnych. Oznaczenia, takie jak fluorofory do śledzenia cząsteczek, stosowane w wielu terapiach genetycznych, zostały również włączone do ładunku. Spektrum zastosowań wyników tego badania jest bardzo szerokie. Fascynujące nowe terapie genowe stanowią oczywisty cel i obejmują dostarczanie genu w celu zastąpienia wadliwego materiału genetycznego i modulacji genów o podwyższonej bądź obniżonej aktywności. Inne zastosowania to dostawy do określonych tkanek, fluoroforów na potrzeby obrazowania i cząsteczek cytotoksycznych do nowotworów docelowych.
