Nanoestructuras de ADN con forma de Takumi: Un salto en la administración sostenida de fármacos

Investigadores de la Universidad de Ciencia de Tokio han revelado un avance significativo en la atención médica: nanoestructuras de ADN con forma de Takumi que forman hidrogeles para la administración sostenida de fármacos. Publicado en el Journal of Controlled Release (doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.11.052), el estudio, dirigido por el profesor Makiya Nishikawa, aborda los desafíos en los sistemas de administración de fármacos tradicionales al minimizar la complejidad y los efectos adversos al tiempo que mejora la biocompatibilidad. Los hidrogeles, sustancias poliméricas que retienen grandes volúmenes de agua dentro de una red 3D, sirven como portadores eficaces de fármacos al encapsular agentes bioactivos para una liberación prolongada. El equipo utilizó ADN por sus propiedades fisicoquímicas personalizables. Los métodos tradicionales que utilizan la ligasa de ADN enfrentan limitaciones como reacciones alérgicas y procedimientos de administración complejos. Para superar estos problemas, el equipo diseñó 'polypodna' [ADN con forma de polípodo], una nanoestructura con forma de polípodo de oligodesoxinucleótidos (ODN) [secuencias cortas de ADN] con secuencias parcialmente complementarias. Estas estructuras crean hidrogeles que se reforman en el sitio de inyección, evitando la ligasa de ADN. Los modelos anteriores necesitaban muchos ODN, lo que aumentaba los costos y los efectos fuera del objetivo. Los investigadores introdujeron una unidad de ADN con forma de Takumi, reduciendo los ODN a dos, para optimizar y miniaturizar las nanoestructuras de ADN para el ensamblaje de hidrogeles, abordando la estabilidad y el tiempo de retención. La forma de Takumi utiliza tallos palindrómicos [secuencias de ADN que se leen igual hacia adelante que hacia atrás] de ocho a dieciocho nucleótidos de largo, unidos a dos componentes cohesivos a través de un espaciador de timidina [una sección de ADN]. Los experimentos mostraron que los ODN con longitudes de tallo de doce nucleótidos o más eran cruciales para la formación de hidrogel. Las partes cohesivas exhibieron un comportamiento óptimo a una longitud de diez nucleótidos, mejorando la hibridación y la estabilidad térmica. Los experimentos *in vivo* [dentro de un organismo vivo] con hidrogeles de ADN intercalados con doxorrubicina [insertados entre capas] en ratones revelaron una retención que excedió las 168 horas posteriores a la administración. Esto se correlacionó con una mayor eficacia antitumoral debido a la liberación controlada del fármaco. El profesor Nishikawa señaló que el hidrogel de ADN optimizado que utiliza '12s-(T-10c)' [un ODN con una longitud de tallo de 12 nucleótidos y una parte cohesiva de 10 nucleótidos] mostró una retención más sostenida que los hidrogeles basados en hexapodna [ADN de seis patas] en ratones. Esto destaca el potencial en las respuestas inmunes dirigidas, posicionando los hidrogeles de ADN con forma de Takumi como sistemas eficaces de administración de antígenos. Más allá de la oncología, el estudio allana el camino para aplicaciones biomédicas, aprovechando la biocompatibilidad y la eficacia del ADN. Con un ensamblaje mínimo de unidades de ADN, el estudio aborda la demanda de sistemas de administración avanzados, reforzando el potencial de los hidrogeles basados en ADN en las estrategias terapéuticas.