Research press release


Nature Materials

RNA microsponges for efficient gene silencing

遺伝子サイレンシングRNA(siRNA)を細胞に運ぶマイクロスポンジが、今週のNature Materials電子版に報告されている。このマイクロスポンジは、キャリアとカーゴの両方の役割を果たす。従来のsiRNA送達ビークルと比較すると、1000分の1の濃度のマイクロスポンジで同程度の遺伝子サイレンシング効果が実現できることが、腫瘍担持マウスの実験で明らかになった。 これまでsiRNA送達がうまくいかなかったのは、キャリアのRNA封入効率が良くないことと、細胞に取り込まれる前にRNAが分解されてしまうことに原因があった。Paula Hammond らは、RNA増幅技術を利用して、環状DNA鋳型からヘアピン状RNAストランドがいくつもつながった非常に長い鎖を作製した。これらの鎖が自己集合することによってスポンジのような微小球(ひだ状に折りたたまれた結晶シートからなる)を形成することが観察された。ヘアピンRNAは細胞内で切断されてsiRNAを形成するので、ヘアピンRNAスポンジは安定なカーゴとして機能すると同時にキャリアとしても機能する。また、Hammond らは、細胞取り込みを促進するために、高電荷ポリマーでコーティングすることによってマイクロスポンジを10分の1の大きさにした。ポリマーでコーティングされたそれぞれのマイクロスポンジは、細胞あたり50万を超えるsiRNAコピーを送達することが明らかになっている。

Microsponges that act as both carrier and cargo for the delivery of gene-silencing RNA (siRNA) into cells are described online this week in Nature Materials. The work reports that, compared with conventional siRNA delivery vehicles, one thousand times lower concentration of the microsponges achieves the same degree of gene-silencing effect in tumour-carrying mice. siRNA delivery has so far been hampered by carriers that inefficiently encapsulate RNA, and by its degradation prior to cellular uptake. Using RNA-amplification techniques, Paula Hammond and colleagues made very long chains of connected hairpin RNA strands from circular DNA templates. They observed that the chains self-assembled into sponge-like microspheres of pleated crystalline sheets. Because hairpin RNA is cleaved to form siRNA only inside the cell, the hairpin-RNA microsponges function both as a stable cargo and a carrier. To enhance cellular uptake, the authors made the microsponges ten times smaller by coating them with a highly charged polymer. They show that each polymer-coated microsponge delivers over half a million copies of siRNA per cell.

doi: 10.1038/nmat3253

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