Сферическая нуклеиновая кислота - Spherical nucleic acid - Wikipedia

Рисунок 1. Три важных класса нуклеиновых кислот: одномерные линейные, двумерные круговые и трехмерные сферические.[1]

Сферические нуклеиновые кислоты (СНС)[1] представляют собой наноструктуры, которые состоят из плотно упакованных, высоко ориентированных линейных нуклеиновые кислоты в трехмерном, сферический геометрия. Эта новая трехмерная архитектура отвечает за многие новые химические, биологические и физические свойства СНС, которые делают ее полезной в биомедицине и синтезе материалов. СНС были впервые введены в 1996 г.[2] к Чад Миркин Группа в Северо-Западный университет.

Структура и функции

Структура СНС обычно состоит из двух компонентов: наночастица ядро и нуклеиновая кислота ракушка. Оболочка нуклеиновой кислоты состоит из коротких синтетических олигонуклеотиды заканчивается функциональной группой, которая может быть использована для присоединения их к ядру наночастиц. Плотная загрузка нуклеиновых кислот на поверхность частицы приводит к характерной радиальной ориентации вокруг ядра наночастицы, что сводит к минимуму отталкивание между отрицательно заряженными олигонуклеотидами.[3]

Первая SNA состояла из ядра наночастиц золота с плотной оболочкой из 3’-алкантиола с концевыми группами. ДНК пряди.[2] Повторные добавления противоионов солей использовались для уменьшения электростатического отталкивания между нитями ДНК и обеспечения более эффективной упаковки ДНК на поверхности наночастиц. С того времени, серебро,[4] оксид железа,[5] кремнезем,[6] и полупроводник[7] материалы также использовались в качестве неорганических ядер для СНС. Другие основные материалы с повышенной биосовместимостью, например, одобренные FDA. PLGA полимерные наночастицы,[8] мицеллы,[9] липосомы,[10] и белки[11] также использовались для подготовки СНС. Одноцепочечные и двухцепочечные версии этих материалов были созданы с использованием, например, ДНК, LNA, и РНК.

Одно- и двумерные формы нуклеиновых кислот (например, одиночные цепи, линейные дуплексы и плазмиды ) (Рис. 1) являются важными биологическими механизмами для хранения и передачи генетическая информация. Специфика взаимодействия ДНК через Базовая пара Уотсона-Крика обеспечивает основу для этих функций. Ученые и инженеры на протяжении десятилетий синтезировали и, в некоторых случаях, массово производили нуклеиновые кислоты, чтобы понять и использовать этот элегантный мотив химического распознавания. Способность нуклеиновых кислот распознавать может быть увеличена, если они расположены в сферической геометрии, что позволяет поливалентный взаимодействия должны произойти. Этот поливалентность[требуется дальнейшее объяснение ], наряду с высокой плотностью и степенью ориентации, описанной выше, помогает объяснить, почему СНС проявляют другие свойства, чем их компоненты с более низкой размерностью (рис. 2).

Свойства сферических нуклеиновых кислот по сравнению с линейными нуклеиновыми кислотами alt text
Фигура 2. Свойства сферических нуклеиновых кислот (SNA) по сравнению с линейными нуклеиновыми кислотами.[1]

Более двух десятилетий исследований показали, что свойства конъюгата SNA являются синергетической комбинацией свойств ядра и оболочки. Ядро служит двум целям: 1) оно придает конъюгату новые физические и химические свойства (например, плазмонный,[2] каталитический,[12][13] магнитный[14] люминесцентный[15]), и 2) он действует как каркас для сборки и ориентации нуклеиновых кислот. Оболочка нуклеиновой кислоты придает химические и биологические способности распознавания, которые включают большую силу связывания,[16] совместное плавление,[17] более высокая стабильность,[18] и повышенное клеточное поглощение без использования агентов трансфекции[19] (по сравнению с той же последовательностью линейной ДНК). Было показано, что можно сшить нити ДНК в их основании и впоследствии растворить неорганическое ядро ​​с помощью KCN или I2 для создания безсердечной (полой) формы СНС (рис. 3, справа),[12] который обладает многими из тех же свойств, что и оригинал поливалентная ДНК наночастица золота конъюгат (рис. 3, слева).

Сферические нуклеиновые кислоты с заполнением и без ядра alt text
Рисунок 3. Сферические структуры нуклеиновых кислот (SNA), заполненные наночастицами золота и не имеющие ядра.[1]

В силу своей структуры и функции СНС занимают материальное пространство, отличное от ДНК-нанотехнологии и ДНК оригами,[20][21][22] (хотя оба важны для области программируемых материалов, управляемых нуклеиновыми кислотами.[23]). В ДНК-оригами такие структуры синтезируются посредством событий гибридизации ДНК. Напротив, структура SNA может быть синтезирована независимо от последовательности нуклеиновой кислоты и гибридизации, вместо этого их синтез зависит от образования химической связи между наночастицами и лигандами ДНК. Кроме того, ДНК-оригами использует взаимодействия гибридизации ДНК для реализации окончательной структуры, тогда как SNAs и другие формы трехмерных нуклеиновых кислот (анизотропный структуры, состоящие из треугольных призм, стержней, октаэдров или ромбических додекадэдров наночастиц)[24] использовать ядро ​​наночастиц для преобразования компонентов линейной нуклеиновой кислоты в функциональные формы. Именно ядро ​​частицы определяет форму СНС. SNA также не следует путать с их одновалентными аналогами - отдельными частицами, связанными с одной цепью ДНК.[25] Такие структуры сопряженных одноцепочечных наночастиц сами по себе привели к интересным достижениям, но не проявляют уникальных свойств СНК.

Приложения и социальная выгода

Внутриклеточная регуляция генов

Альтернативный текст: разные пути к регуляции генов
Рисунок 4. Нуклеиновые кислоты, расположенные в сферической геометрии, открывают принципиально новый путь к регуляции генов. Преимущества этого подхода включают способность проникать в клетки без предварительного образования комплекса с трансфекционными агентами, устойчивость к нуклеазам и минимальный иммунный ответ.[1]

СНС используются в качестве терапевтических материалов. Несмотря на свой высокий отрицательный заряд, они поглощаются клетками (также отрицательно заряженными) в больших количествах без необходимости в положительно заряженных сопоносителях, и они эффективны как агенты регуляции генов в обоих антисмысловой и РНКи пути (рис. 4).[19][26] Предлагаемый механизм состоит в том, что, в отличие от своих линейных аналогов, SNA обладают способностью образовывать комплексы с рецепторными белками-скавенджерами для облегчения эндоцитоза.[27] СНС являются основой для трубопровод терапевтических методов лечения, которые разрабатываются Эксикюр.

Было показано, что СНС способны предоставлять малая интерферирующая РНК (миРНК) лечить мультиформная глиобластома в исследовании, подтверждающем концепцию, с использованием модели мышей, о котором сообщила исследовательская группа под руководством Миркина.[28] Цель СНС Bcl2Like12, ген сверхэкспрессируется в опухолях глиобластомы и подавляет онкоген. SNA, введенные внутривенно, пересекают гематоэнцефалический барьер и найти свою цель в мозгу. На животной модели лечение привело к увеличению выживаемости на 20% и уменьшению размера опухоли в 3-4 раза. Этот терапевтический подход, основанный на SNA, создает платформу для лечения широкого спектра заболеваний с генетической базой с помощью цифрового дизайна лекарств (где новое лекарство создается путем изменения последовательности нуклеиновой кислоты в SNA).

Иммунотерапевтические агенты

Свойства SNA, такие как усиленное клеточное поглощение, поливалентное связывание и эндосомная доставка, желательны для доставки иммуномодулирующих нуклеиновых кислот. В частности, использовались SNA для доставки нуклеиновых кислот, которые агонируют или противодействуют толл-подобные рецепторы (белки, участвующие в врожденная иммунная сигнализация ). Было показано, что использование иммуностимулирующих SNA приводит к 80-кратному увеличению активности, 700-кратному увеличению титров антител, 400-кратному увеличению клеточных ответов на модельный антиген и улучшенному лечению мышей с лимфомами по сравнению со свободными олигонуклеотидами (не в форме СНС).[29] СНС также использовались Миркиным для введения концепции «рациональной вакцинологии», согласно которой химическая структура иммунотерапия, в отличие от только компонентов, диктует его эффективность.[30] Эта концепция сделала новый структурный акцент на инженерии. вакцина при широком спектре заболеваний. Это открытие открывает возможность того, что при предыдущих методах лечения у исследователей были правильные компоненты в неправильном структурном расположении - особенно важный урок, особенно в контексте COVID-19. Exicure оценивает иммуностимулятор SNA, Кавротолимод или «Кавро» как монотерапию и в сочетании с такими лекарствами, как пембролизумаб или же цемиплимаб для иммуноонкологических применений. В декабре 2019 года было объявлено, что Кавротолимод проявил активность у пациентов с Карцинома из клеток Меркеля, и Фаза 2 клинических испытаний стартовал в июне 2020 года.

Система Verigene от Nanosphere, Inc. альтернативный текст
Рисунок 5. Одобренная FDA система Verigene, первоначально разработанная и коммерциализированная Nanosphere, Inc., возникла в результате исследовательских проектов, начатых в лаборатории Миркина в Северо-Западном университете. Эта система сейчас продается компанией Luminex, которая приобрела Nanosphere в 2016 году.

Молекулярная диагностика

Группа Миркина и другие разработали SNA как новые метки для молекулярной диагностики для использования как снаружи, так и внутри клеток. Основанная на СНС и одобренная FDA система Verigene, первоначально коммерциализированная Nanosphere, теперь продается компанией Люминекс (Рис. 5) с приложениями для тестирования кровотока, респираторных и желудочно-кишечных инфекций и эпиднадзора за COVID-19. Эта технология также позволяет обнаруживать маркеры многих заболеваний, включая болезни сердца и рак, с чувствительностью и селективностью, намного превосходящей таковые у традиционных диагностических инструментов. Он трансформирует уход за пациентами за счет перехода молекулярно-диагностического скрининга из централизованных, часто удаленных аналитических лабораторий в местную больницу, что сокращает время, необходимое для диагностики. Эти медицинские диагностические и терапевтические инструменты, основанные на СНС, уже спасли или улучшили жизнь многих людей и позволяют делать фундаментальные открытия и дают врачам возможность принимать быстрые и точные решения в отношении ухода за пациентами.

Альтернативный текст схемы обнаружения на основе NanoFlare
Рисунок 6. Общая схема детектирования с помощью NanoFlare.[1]

Внутриклеточные зонды

NanoFlares использует архитектуру SNA для обнаружения внутриклеточной мРНК.[31] В этой конструкции антисмысловые цепи ДНК с концевыми алкантиольными группами (комплементарные цепи мРНК-мишени в клетках) прикреплены к поверхности наночастиц золота. Флуорофор Помеченные «репортерные нити» затем гибридизируются с конструкцией SNA с образованием NanoFlare. Когда флуорофорные метки помещаются в непосредственной близости от поверхности золота, что контролируется программируемой гибридизацией нуклеиновых кислот, их флуоресценция гасится (рис. 6). После поглощения клеткой NanoFlares репортерные цепи могут дегибридизироваться из NanoFlare, когда они заменяются более длинной целевой последовательностью мРНК. Обратите внимание, что связывание мРНК термодинамически благоприятно, поскольку цепи, содержащие репортерную последовательность, имеют большее перекрытие своей нуклеотидной последовательности с целевой мРНК. После высвобождения репортерной цепи флуоресценция красителя больше не гасится ядром наночастиц золота, и наблюдается повышенная флуоресценция. Этот метод обнаружения РНК - единственный способ сортировать живые клетки на основе генетического содержимого.

AuraSense и AuraSense Therapeutics были основаны для продвижения этих структур СНС в науках о жизни. В 2011 году AuraSense вступила в партнерские отношения с EMD-Millipore коммерциализировать NanoFlares под торговой маркой SmartFlare. В 2015 году по всему миру было продано более 1600 коммерческих форм SmartFlares. Однако с тех пор линейка продуктов была прекращена. Одна публикация ставит под сомнение корреляцию между интенсивностью флуоресценции зондов SmartFlare и уровнями соответствующих РНК, оцениваемых с помощью RT-qPCR.[32] В другой статье обсуждается применимость SmartFlare к ранним концепциям лошадей, клеткам фибробластов кожи лошадей и трофобластическим пузырькам, и было обнаружено, что SmartFlare может применяться только для определенных целей.[33] Нановспышки аптамеров также были разработаны для связывания с молекулярными мишенями, отличными от внутриклеточной мРНК. Аптамеры, или олигонуклеотидные последовательности, которые связывают мишени с высокой специфичностью и чувствительностью, были впервые объединены с архитектурой NanoFlare в 2009 году. Расположение аптамеров в геометрии SNA привело к увеличению клеточного поглощения и обнаружению физиологически значимых изменений в аденозинтрифосфат (АТФ) уровни.[34]

Синтез материалов

СНС были использованы для развития совершенно новой области материаловедение - тот, который фокусируется на использовании СНС в качестве синтетически программируемых строительных блоков для построения коллоидные кристаллы (Рис.7). В 2011 г. была опубликована знаменательная статья в Наука который определяет набор правил проектирования для создания сверхрешеточных структур с возможностью адаптации кристаллографическая симметрия и параметры решетки с точностью до нанометра.[35] Модель комплементарного контакта (CCM), предложенная в этой работе, может быть использована для предсказания термодинамически выгодной структуры, которая максимизирует количество гибридизованных цепей ДНК (контактов) между наночастицами.

Сверхрешетки наночастиц ДНК-золото alt text
Рисунок 7. Примеры типов кристаллических структур, которые могут быть сформированы с использованием правил проектирования для приготовления коллоидных кристаллов. Обратите внимание, что схема элементарной ячейки, данные малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) и данные электронной микроскопии показаны для каждого примера.[35]

Правила конструирования коллоидных кристаллов, созданных с использованием ДНК, аналогичны правилам Правила Полинга для ионных кристаллов, но в конечном итоге более мощные. Например, при использовании атомных или ионных строительных блоков при конструировании материалов кристаллическая структура, симметрия и расстояние фиксируются атомными радиусами и электроотрицательность. Однако в системе на основе наночастиц кристаллическую структуру можно настроить независимо от размера и состава наночастиц, просто регулируя длину и последовательность присоединенной ДНК. В результате строительные блоки наночастиц с геометрией SNA часто называют «эквивалентами программируемых атомов» (PAE).[36] Эта стратегия позволила построить новые кристаллические структуры для нескольких систем материалов и даже кристаллические структуры без минеральных эквивалентов.[37] На сегодняшний день с помощью инженерии коллоидных кристаллов с ДНК достигнуто более 50 различных симметрий кристаллов.[38]

Уроки атомной кристаллизации на макроуровне структурных особенностей, таких как кристальная привычка также переводят на инженерию коллоидных кристаллов с ДНК. В Вульф конструкция грани с наименьшей поверхностной энергией могут быть достигнуты для определенных симметрий наночастиц с помощью метода кристаллизации при медленном охлаждении. Впервые эта концепция была продемонстрирована на объемно-центрированный кубический симметрия, когда на поверхности обнажались наиболее плотно упакованные плоскости, что приводило к форме кристалла ромбического додекаэдра.[39] Другие привычки, такие как октраэдры, кубы или гексагональные призмы, были реализованы с использованием анизотропных наночастиц или некубических элементарных ячеек.[40][41] Коллоидные кристаллы также были выращены путем гетерогенного роста на ДНК-функционализированных субстратах, где литография может использоваться для определения шаблонов или конкретных ориентаций кристаллов.[42]

Введение анизотропии в нижележащее ядро ​​наночастиц также расширило круг структур, которые можно программировать с помощью ДНК. Когда более короткие конструкции ДНК используются с анизотропными ядрами наночастиц, направленные связывающие взаимодействия между ДНК на частице грани может управлять формированием определенной симметрии решетки и формы кристалла.[24] Локализация ДНК в определенных частях строительного блока частицы также может быть достигнута с использованием биологических ядер, таких как белки с химически анизотропной поверхностью.[43] Направленные взаимодействия и валентность использовались для управления формированием новой симметрии решетки с белковыми ядрами, к которым трудно получить доступ с неорганическими частицами.[44] Каркасы ДНК-оригами, заимствованные из сообщества структурных нанотехнологий ДНК, также применялись в качестве клеток для ядер неорганических наночастиц, чтобы придать валентность и направить формирование новой симметрии решетки.[45]

Коллоидные кристаллы, созданные с использованием ДНК, часто образуют кристаллические структуры, подобные ионные соединения, но недавно был описан новый метод доступа к коллоидным кристаллам с металлической связью. Наука.[46] Аналоги частиц электроны в коллоидных кристаллах можно получить с использованием наночастиц золота со значительно уменьшенным размером и количеством прикрепленных цепей ДНК. В сочетании с типичными PAE эти «электронные эквиваленты» (EE) перемещаются по решетке, как электроны в металлах. Это открытие можно использовать для доступа к новым сплав или же интерметаллид структуры в коллоидных кристаллах.

Возможность размещать наночастицы любого состава и формы в любом месте четко определенной кристаллической решетки с точностью до нанометрового масштаба должна иметь далеко идущие последствия в областях от катализ к фотоника к энергия. Каталитически активные и пористые материалы были собраны с использованием ДНК,[47] а коллоидные кристаллы, созданные с использованием ДНК, также могут функционировать как плазмонные фотонные кристаллы с приложениями в наноразмерных оптических устройствах.[48] Химические раздражители, такие как концентрация соли,[49] pH,[50] или растворитель,[51] и физические раздражители, такие как свет[52] были использованы для создания коллоидных кристаллов, реагирующих на раздражители, с использованием ДНК-опосредованной сборки.

Экономическое влияние

Экономическое влияние технологии СНС является значительным и быстро растет. Были основаны три компании, основанные на технологии SNA: Nanosphere в 2000 году, AuraSense в 2009 году и AuraSense Therapeutics (ныне Exicure, Inc.) в 2011 году. В этих компаниях работают сотни человек, и они реализовали более 10 линий продуктов и более 1800 продуктов. . Nanosphere была одной из первых биотехнологических фирм, основанных на нанотехнологиях, которая стала публичной в конце 2007 года. Exicure стала публичной в 2018 году и котируется на Nasdaq (XCUR). Система Verigene, одобренная FDA, теперь продается компанией Luminex с сопровождающими одобренными FDA панельными анализами на инфекции кровотока, дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Он используется для наблюдения за COVID-19. Сотни исследовательских лабораторий в настоящее время используют эти структуры во многих различных приложениях.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Катлер, Дж. И .; Auyeung, E .; Миркин, С.А. «Сферические нуклеиновые кислоты». Варенье. Chem. Soc., 2012, 134, 1376–1391, DOI: 10.1021 / ja209351u.
  2. ^ а б c Миркин, С. А .; Letsinger, R.L .; Mucic, R.C; Сторхофф, Дж. Дж. «Метод на основе ДНК для рациональной сборки наночастиц в макроскопические материалы», Природа, 1996, 382, 607-609, DOI: 10.1038 / 382607a0.
  3. ^ Hill, H.D .; Millstone, J. E .; Banholzer, M. J .; Миркин, К. А. «Роль радиусов кривизны в нагрузке тиолированных олигонуклеотидов на наночастицы золота», САУ Нано, 2009, 3, 418-424, DOI: 10.1021 / nn800726e.
  4. ^ Lee, J.-S .; Lytton-Jean, A.K.R .; Hurst, S.J .; Миркин, С.А. «Конъюгаты серебряных наночастиц и олигонуклеотидов на основе ДНК с тройными циклическими дисульфидными фрагментами». Nano Lett., 2007, 7, 2112-2115, DOI: 10,1021 / nl071108g
  5. ^ Катлер, Дж. И .; Zheng, D .; Сюй, X .; Giljohann, D.A .; Миркин, С.А. «Конъюгаты« щелчок »наночастиц поливалентного олигонуклеотида оксида железа», Nano Lett., 2010, 10, 1477–1480, DOI: 10,1021 / nl100477m.
  6. ^ Янг, К. Л; Scott, A.W .; Hao, L .; Миркин, С.Е .; Лю, G .; Миркин, С. А. «Полые сферические нуклеиновые кислоты для регуляции внутриклеточных генов на основе биосовместимых оболочек кремнезема», Nano Lett., 2012, 12, 3867–3871, DOI: 10.1021 / nl3020846.
  7. ^ Zhang, C .; Macfarlane, R.J .; Янг, К. Л .; Choi, C.H.J .; Hao, L .; Auyeung, E .; Лю, Г. Чжоу, X .; Миркин, К. А. «Общий подход к ДНК-программируемым эквивалентам атомов», Материалы Природы, 2013, 12, 741-746, DOI: 10.1038 / nmat3647.
  8. ^ Zhu, S .; Xing, H .; Гордичук, П .; Park, J .; Миркин, С.А. «Сферические нуклеиновые кислоты PLGA», Современные материалы, 2018, 1707113, DOI: 10.1002 / adma.201707113.
  9. ^ Banga, R.J .; Meckes, B. Narayan, S.P .; Sprangers, A.J .; Nguyen, S.T .; Миркин, С. А. «Сшитые мицеллярные сферические нуклеиновые кислоты из термореактивных шаблонов», Варенье. Chem. Soc., 2017, 139, 4278-4281, DOI: 10.1021 / jacs.6b13359.
  10. ^ Banga, R.J .; Черняк, Н .; Narayan, S.P .; Nguyen, S.T .; Миркин, К. А. «Липосомальные сферические нуклеиновые кислоты», Варенье. Chem. Soc., 2014, 136, 9866-9869, DOI: 10.1021 / ja504845f.
  11. ^ Brodin, J.D .; Auyeung, E .; Миркин, С.А. «ДНК-опосредованная инженерия многокомпонентных ферментных кристаллов». Proc. Natl. Aca. Sci. Соединенные Штаты Америки, 2015, 112, 4564-4569, DOI: 10.1073 / pnas.1503533112.
  12. ^ а б Катлер, Дж. И .; Zhang, K .; Zheng, D .; Auyeung, E .; Пригодич, А.Е .; Миркин, С.А. «Наноструктуры поливалентных нуклеиновых кислот», Варенье. Chem. Soc., 2011, 133, 9254–9257, DOI: 10.1021 / ja203375n.
  13. ^ Taton, T. A .; Миркин, С. А .; Летсингер, Р. Л. «Сканометрическое обнаружение массива ДНК с помощью зондов наночастиц». Наука, 2000, 289, 1757-1760, DOI: 10.1126 / science.289.5485.1757.
  14. ^ Парк, С. С .; Urbach, Z. J .; Brisbois, C.A .; Паркер, К. А .; Partridge, B.E .; Ох, Т .; Dravid, V.P .; Olvera de la Cruz, M .; Миркин С. А. «Сборка магнитных наночастиц с помощью ДНК и поля в кристаллы с высоким соотношением сторон», Современные материалы, 2019, 32, 1906626, DOI: 10.1002 / adma.201906626.
  15. ^ Mitchell, G.P .; Миркин, С. А .; Летцингер, Р. Л. «Программируемая сборка функционализированных квантовых точек ДНК», Варенье. Chem. Soc., 1999, 121, 8122-8123, DOI: 10.1021 / ja991662v.
  16. ^ Lytton-Jean, A.K.R .; Миркин, Ч.А., Термодинамическое исследование связывающих свойств ДНК-функционализированных зондов наночастиц золота и зондов молекулярных флуорофоров. Варенье. Chem. Soc. 2005, 127, 12754-12755.
  17. ^ Hurst, S.J .; Hill, H.D .; Миркин, К. А. «Трехмерная гибридизация» с конъюгатами поливалентная ДНК-наночастицы золота », Варенье. Chem. Soc., 2008, 130, 12192-12200, DOI: 10.1021 / ja804266j.
  18. ^ Seferos, D. S .; Пригодич, А.Е .; Giljohann, D.A .; Patel, P.C .; Миркин, К. А. «Конъюгаты поливалентной ДНК с наночастицами стабилизируют нуклеиновые кислоты». Nano Lett., 2009, 9, 308-311, DOI: 10.1021 / nl802958f.
  19. ^ а б Rosi, N. L .; Giljohann, D.A .; Thaxton, C.S .; Lytton-Jean, A.K.R .; Han, M. S .; Миркин, С.А. «Олигонуклеотид-модифицированные золотые наночастицы для регуляции внутриклеточных генов», Наука, 2006, 312, 1027-1030, DOI: 10.1126 / science.1125559.
  20. ^ Рука.; Pal, S .; Nangreave, J .; Deng, Z .; Liu, Y .; Ян, Х. "ДНК-оригами со сложной кривизной в трехмерном пространстве", Наука, 2011, 332, 342-346, DOI: 10.1126 / science.1202998.
  21. ^ Симан, Н. К. «ДНК в материальном мире», Природа, 2003, 421, 427-431, DOI: 10.1038 / nature01406.
  22. ^ Seeman, N.C. "Обзор структурной нанотехнологии ДНК", Мол. Biotechnol., 2007, 37, 246–257, DOI: 10.1007 / s12033-007-0059-4.
  23. ^ Jones, M. R .; Seeman, N.C .; Миркин, К. А. «Программируемые материалы и природа связи ДНК». Наука, 2015, 347, 1260901, DOI: 10.1126 / science.1260901.
  24. ^ а б Jones, M. R .; Macfarlane, R.J .; Ли, Б .; Zhang, J .; Янг, К. Л .; Senesi, A.J .; Миркин, К. А. «Сверхрешетки ДНК-наночастиц, сформированные из анизотропных строительных блоков», Nature Mater., 2010, 9, 913-917, DOI: 10.1038 / nmat2870.
  25. ^ Alivisatos, A. P .; Johnsson, K. P .; Пэн, X .; Wilson, T. E .; Loweth, C.J .; Bruchez Jr., M.P .; Шульц, П. Г. «Организация« нанокристаллических молекул »с использованием ДНК», Природа, 1996, 382, 609–611. DOI: 10.1038 / 382609a0.
  26. ^ Giljohann, D.A .; Seferos, D. S .; Пригодич, А.Е .; Patel, P.C .; Миркин, С.А. "Регуляция генов с помощью конъюгатов поливалентной миРНК-наночастицы", Варенье. Chem. Soc., 2009,131, 2072–2073, DOI: 10.1021 / ja808719p.
  27. ^ Choi, C.H.J .; Hao, L .; Narayan, S.P .; Auyeung, E .; Миркин, С.А. «Механизм эндоцитоза конъюгатов сферических нуклеиновых кислот и наночастиц», Proc. Natl. Aca. Sci. Соединенные Штаты Америки, 2013, 110, 7625-7630, DOI: 10.1073 / pnas.1305804110.
  28. ^ Jensen, S.A .; Дэй, Э. С .; Ko, C.H .; Hurley, L.A .; Лучано, Дж. П .; Kouri, F.M .; Merkel, T.J .; Luthi, A.J .; Patel, P.C .; Катлер, Дж. И .; Daniel, W. L .; Scott, A.W .; Rotz, M. W .; Meade, T. J .; Giljohann, D.A .; Миркин, С. А .; Стег, А. Х. «Конъюгаты сферических нуклеиновых кислот с наночастицами как основанная на РНКи терапия глиобластомы», Science Trans. Med., 2013, 5, 209ра152, DOI: 10.1126 / scitranslmed.3006839.
  29. ^ Радович-Морено, А. Ф .; Черняк, Н .; Mader, C.C .; Nallagatla, S .; Kang, R .; Hao, L .; Уокер, Д. А .; Halo, T. L .; Merkel, T.J .; Rische, C .; Ananatatmula, S .; Burkhart, M .; Миркин, С. А .; Грязнов, С. М. «Иммуномодулирующие сферические нуклеиновые кислоты». Proc. Natl. Aca. Sci. Соединенные Штаты Америки, 2015, 112, 3892-3897, DOI: 10.1073 / pnas.1502850112.
  30. ^ Ванга, Шуя; Qin, L .; Яманкурт, Г .; Skakuj, K .; Хуанг, З .; Chen, P.-C .; Dominquez, D .; Ли, А .; Zhang, B .; Миркин, К. А. «Рациональная вакцинология со сферическими нуклеиновыми кислотами». Proc. Natl. Aca. Sci. Соединенные Штаты Америки, 2019, 116, 10473-10481, DOI: 10.1073 / pnas.1902805116.
  31. ^ Seferos, D. S .; Giljohann, D.A .; Hill, H.D .; Пригодич, А.Е .; Миркин, К. А. «Нано-вспышки: зонды для трансфекции и обнаружения мРНК в живых клетках». Варенье. Chem. Soc., 2007, 129, 15477-15479, DOI: 10.1021 / ja0776529.
  32. ^ Czarnek, M .; Берета, Дж. «SmartFlares не отражают их целевые уровни транскриптов», Научные отчеты, 2017, 7, 11682, DOI: 10.1038 / s41598-017-11067-6.
  33. ^ Будик, С .; Tschulenk, W .; Kummer, S .; Уолтер, I .; Аурих, К. «Оценка применимости зонда SmartFlare для проверки РНК в ранних концептуальных животных, клетках дермальных фибробластов лошадей и трофобластических везикулах», Размножение, фертильность и развитие, 2016, 29, 2157-2167, DOI: 10.1071 / RD16362.
  34. ^ Zheng, D .; Seferos, D. S .; Giljohann, D.A .; Patel, P.C .; Миркин, C.A, «Аптамерные нано-вспышки для молекулярного обнаружения в живых клетках», Nano Lett., 2009, 9, 3258-3261, DOI: 10.1021 / nl901517b.
  35. ^ а б Macfarlane, R.J .; Ли, Б .; Jones, M. R .; Harris, N .; Schatz, G.C .; Миркин, С.А. «Инженерия сверхрешеток наночастиц с ДНК», Наука, 2011, 334, 204-208, DOI: 10.1126 / science.1210493.
  36. ^ Macfarlane, R.J .; О’Брайен, М. Н; Петроско, С. Х .; Миркин, К. А. «Наноструктуры, модифицированные нуклеиновыми кислотами, как программируемые эквиваленты атомов: создание новой« таблицы элементов »», Энгью. Chem. Int. Эд., 2013, 52, 5688-5698, DOI: 10.1002 / anie.201209336.
  37. ^ Auyeung, E .; Катлер, Дж. И .; Macfarlane, R.J .; Jones, M. R .; Wu, J .; Лю, G .; Zhang, K .; Осберг, К. Д .; Миркин, К. А. «Синтетически программируемые сверхрешетки наночастиц с использованием подхода полых трехмерных разделителей», Природа Нанотех., 2012, 7, 24-28, DOI: 10.1038 / nnano.2011.222.
  38. ^ Laramy, C. R .; O’Brien, M.N .; Миркин, К. А. «Кристаллическая инженерия с ДНК». Nature Reviews Материалы, 2019, 4, 201-224, https://doi.org/10.1038/s41578-019-0087-2.
  39. ^ Auyeung, E .; Li, T.I.N.G; Senesi, A.J .; Schmucker, A. L .; Pals, B.C .; Olvera de la Cruz, M .; Миркин, С.А. «ДНК-опосредованная кристаллизация наночастиц в многогранники Вульфа». Природа, 2014, 505, 73-77, DOI: 10.1038 / природа12739.
  40. ^ O’Brien, M.N .; Lin, H.-X .; Girard, M .; Olvera de la Cruz, M .; Миркин, С. А. «Программирование привычки коллоидных кристаллов с помощью анизотропных строительных блоков наночастиц и связей ДНК», Варенье. Chem. Soc., 2016, 138, 14562-14565, DOI: 10.1021 / jacs.6b09704.
  41. ^ Seo, S. E .; Girard, M .; Ольвера де ла Крус, О .: Миркин С. А. «Неравновесный анизотропный рост коллоидных кристаллов с ДНК», Nature Communications, 2018, 9, 4558, DOI: 10.1038 / s41467-018-06982-9.
  42. ^ Lin, Q.-Y .; Mason, J. A .; Ли, З .; Чжоу, Вт .; O’Brien, M.N .; Браун, К. А .; Jones, M. R .; Бутун, С .; Ли, Б .; Dravid, V.P .; Айдын, К .; Миркин, К. А. «Построение сверхрешеток из индивидуальных наночастиц с помощью сборки, опосредованной матричной ДНК», Наука, 2018, 359, 669-672. DOI: 10.1126 / science.aaq0591.
  43. ^ McMillan, J. R .; Hayes, O.G .; Winegar, P.H .; Миркин, К. А. «Разработка белковых материалов с использованием ДНК». Отчеты о химических исследованиях, 2019, 52, 1939-1948, DOI: 10.1021 / acs.accounts.9b00165.
  44. ^ Hayes, O.G .; McMillan, J. R .; Ли, Б .; Миркин, К. А. «ДНК-кодированные наночастицы белка Януса», Варенье. Chem. Soc., 2018, 140, 9269-9274, DOI: 10.1021 / jacs.8b05640.
  45. ^ Liu, W .; Tagawa, M .; Xin, H.L .; Wang, T .; Emamy, H .; Li, H .; Ягер, К. Г .; Starr, F.W .; Ткаченко, А.В .; Ганг, О., "Алмазное семейство сверхрешеток наночастиц". Наука, 2016, 351, 582-586. DOI: 10.1126 / science.aad2080.
  46. ^ Girard, M .; Ван, Шунжи; Du, J. S .; Das, A .; Хуанг, З .; Dravid, V.P .; Ли, Б .; Миркин, С. А .; Ольвера де ла Крус, М. «Частичные аналоги электронов в коллоидных кристаллах». Наука, 2019, 364, 1174-1178, DOI: 10.1126 / science.aaw8237.
  47. ^ Auyeung, E .; Моррис, В .; Мондлох, Дж. Э .; Hupp, J. T .; Farha, O.K .; Миркин, С. А. «Управление структурой и пористостью в каталитических сверхрешетках наночастиц с помощью ДНК», Варенье. Chem. Soc., 2015, 137, 1658-1662, DOI: 10.1021 / ja512116p.
  48. ^ Вс, л .; Lin, H .; Kohlstedt, K. L .; Schatz, G.C .; Миркин, С. А. «Принципы проектирования фотонных кристаллов на основе плазмонных сверхрешеток наночастиц», Proc. Natl. Aca. Sci. Соединенные Штаты Америки, 2018, 115, 7242-7247, DOI: 10.1073 / pnas.1800106115.
  49. ^ Samanta, D .; Iscen, A .; Laramy, C. R .; Ebrahimi, S. B .; Bujold, K. E .; Schatz, G.C .; Миркин, К. А. «Многовалентное катион-индуцированное срабатывание ДНК-опосредованных коллоидных сверхрешеток», Варенье. Chem. Soc., 2019, 141, 19973-19977, DOI: 10.1021 / jacs.9b09900.
  50. ^ Zhu, J .; Kim, Y .; Lin, H .; Ван, Шунжи; Миркин, С. А. «pH-чувствительные сверхрешетки наночастиц с настраиваемыми связями ДНК», Варенье. Chem. Soc., 2018, 140, 5061-5064, DOI: 10.1021 / jacs.8b02793.
  51. ^ Mason, J. A .; Laramy, C. R .; Lai, C.-T .; O’Brien, M.N .; Lin, Q.-Y .; Dravid, V.P .; Schatz, G.C .; Миркин, К. А. «Сокращение и расширение реагирующих на стимулы связей ДНК в гибких коллоидных кристаллах», Варенье. Chem. Soc., 2016, 138, 8722-8725, DOI: 10.1021 / jacs.6b05430.
  52. ^ Zhu, J .; Lin, H .; Kim, Y .; Ян, М .; Skakuj, K .; Du, J. S .; Ли, Б .; Schatz, G.C .; Van Duyne, R.P .; Миркин, К. А. «Светочувствительные коллоидные кристаллы, созданные на основе ДНК». Современные материалы, 2020, 32, 1906600, DOI: 10.1002 / adma.201906600.