大家好，今天给大家解读一篇”DNA mechanoca psules for program mable picone wton respo nsive drug delivery”的研究工作。该研究提出了一种新策略:利用细胞表面受体产生的机械力来触发药物的释放和激活。
01
研究背景
细胞的机械失调与许多疾病状态有关，从纤维化到肿瘤发生。因此，非常需要开发基于细胞“机械表型”递送药物的策略。为了实现这一目标，我们报告了由力响应的 DNA 四面体组成的 DNA 机械胶囊 （DMC） 的发展。建模显示了力引起的DMC破裂的轨迹，并预测了施加的力、空间位置和方向如何调整力响应阈值。
由于细胞受体力的作用，具有粘附配体功能化的 DMC 在体外机械变性。DMC 旨在封装大分子货物，例如右旋糖酐和寡核苷酸药物，具有最小的货物泄漏和高核酸酶耐性。使用流式细胞术验证 DMC 货物的强制诱导释放和摄取。
见图一
DMCs的oxDNA建模，用于预测去折叠。
图一
a 细胞力诱导的DMC结构货物释放示意图。
b DMC的力-伸展曲线39pN在 1.4 × 10 的加载速率下4纳米 S−1使用oxDNA生成。数据点的指数移动平均线 （EMA） 用红线表示，灰线表示原始数据点。力施加在红色箭头指示的连接点上。39 pN 的峰值力由虚线表示。
c DMC中不同核酸修饰的示意图。红色表示的力值表示oxDNA模拟的峰值破裂力，而蓝色圆圈中的值表示模拟结束时机械变性的碱基对的百分比。
d 用锚定链上不同点的配体测试的力无响应 DMC （DMC1-5） 文库，并使用 oxDNA 建模。外力施加到红色链的末端，蓝色实心圆圈内的数字表示模拟结束时变性的碱基对的百分比。
e DMC孔径图27pN、DMC公司39pN、DMC公司44pN、DMC公司刚性当承受 1.4 × 10 的力斜坡时4纳米 S−1.实线表示孔隙半径的最大值，最大半径和平均半径之间的区域用阴影表示。
f DMC的结构变形刚性当在 oxDNA 中受到高达 500 pN 的力时。源数据作为源数据文件提供。
见图二
DMCs的合成和功能表征。
图二
a 使用反应性酯和铜催化的叠氮化物/炔烃环加成反应 （CuAAC） 将 DMC 链偶联到甲基四嗪 （Tz）、Cy3B 和 cRGD 肽的示意图。
b 使用反式环辛烯 （TCO） 和 Tz 点击化学对 DMC 进行表面功能化。图像显示了淬火（使用 BHQ2）和未淬火的 DMC（无 BHQ2）。这些图像中也分别表示了DMC的猝灭效率（Q.E.）和在50 nM下官能化的DMC的密度。
c 在DMEM中使用10U DNase I和10%FBS降解DMC（红色）和dsDNA（灰色）的时程。半衰期是从与数据拟合的衰变曲线中获得的。
d Toehold介导的qDMCs的淬灭，以10nM的体积DMC浓度移植到表面。图像随附的校准条指示荧光值并显示 LUT。所有数据点均以 SEM 的平均值表示±并表示 3 个独立实验 （n = 3）。比例尺，20μm。源数据作为源数据文件提供。
见图三
受体力诱导的DMCs机械断裂。
图三
a 由于整合素力导致的力介导的DMCs淬灭示意图和接种在qDMC上表达GFP-Paxillin的NIH3T3细胞的显微镜图像39pN30 分钟后 0.1% FBS 中的表面。RICM（反射干涉对比显微镜）通道用于观察扩散和图像分析（n = 3 次生物学重复）。
b 来自（a）所示区域的Cy3B（张力）和GFP（GFP-Paxillin）通道的归一化强度的线扫描。
c 显微镜图像。
d 细胞扩散面积 （***P = 0.0003，****P = 0.00001）。
e qDMC 上 1% FBS DMEM 中 MCF-7、MCF-10A 和 MDA-MB-231 细胞的每细胞平均张力 （**P = 0.0017， ***P = 0.0005， ****P = 0.000002）27pN在表面上接种 1 小时后（n = 22、28 和 24 个细胞分别在 3 个生物学重复中观察到，Brown-Forsythe 和 Welch 方差分析检验，针对多重比较进行调整）。荧光提示 DMC 因整合素受体力而破裂。所有图表均以平均值±SEM表示。比例尺，20μm。图像随附的校准条指示荧光值并显示 LUT。
见图四
货物的DMC封装和细胞下的力敏断裂。
图四
a DMC[Dex的尺寸排阻色谱仪Cy5型] 其中蓝色和绿色分别表示 λ = 260 nm 和 λ = 646 nm 处的吸光度。
b DMC[Dex的荧光各向异性488]（红线），免费 Dex488（橙色线）和游离 Alexa488 染料（灰线）超过 10 小时（n = 3 个独立样品）。
c DMC二元混合物示意图39pN[染料647]+DMC惰性显示了由于整合素力引起的荧光损失的机制。
d 在 1 小时后，在 DMEM （0% FBS） 中 HeLa 细胞下量化为背景的荧光损失图（n = 37 和 28 个细胞在 3 次生物学重复中检查，****P < 0.0000001，双尾学生 t 检验）。
e （d）中量化的HeLa细胞的代表性图像。所有图形均绘制为SEM±均值。比例尺，20μm。图像随附的校准条指示荧光值并显示 LUT。源数据作为源数据文件提供。
见图五
使用DMCs的力介导递送至细胞。
图五
a–c 示意图显示了用于验证力诱导的葡聚糖货物吸收的三个二元表面。
d HeLa细胞摄取Dex的代表性流式直方图647N在 10% FBS DMEM 培养基中 2 小时后。
e 来自 （d） 的归一化流量数据。该图显示了 DMC 上 HeLa 细胞的中位荧光强度 （MFI）39pN[德克斯647N]+DMC惰性（红色），DMC惰性[德克斯647N]+DMC39pN（蓝色）和 DMC刚性[德克斯647N]+DMC惰性（橙色）表面。规范化为 DMC 的数据惰性组（n = 3 个生物学独立实验，**P = 0.0069，*P = 0.0269，单因素方差分析，针对多重比较进行调整）。
f VinKO 和 Vin-GFP MEF 细胞在同一 DMC 上共培养示意图39pN[德克斯647N] 表面。
g VinKO 和 Vin-GFP MEF 细胞共培养物的归一化摄取。数据归一化为 VinKO 组（n = 4 个生物学独立实验，*P = 0.0267，双尾学生 t 检验）。每个数据点代表来自单次流式细胞术实验的中位± SEM。源数据作为源数据文件提供。
见图六
强制触发的 ASO 交付。
图六
a RGD 偶联的承力链的 DNA 序列与 HIF-1α ASO（蓝色）相连，具有 LNA （+） 和 PS 修饰 （*）。
b DMC强制诱导HIF-1α ASO出鞘示意图39pN[HIF-1α]，可通过整合素-cRGD-HIF-1α ASO 复合物的内吞作用潜在地被吸收到细胞中。
c， d DMC 中两个 HIF-1α ASO 的强制诱导出鞘示意图39pN[（HIF-1α）2]和DMC的对照实验39pN其中 HIFα ASO 的释放被放置在 DMC 中惰性[HIF-1α]，并与力引起的破裂解耦。
e 用 RT-qPCR 定量的 HIF-1α mRNA 水平图。数据绘制为与在DMC上培养的细胞相比的百分比变化39pN在 24 小时后的类似条件下（n = 6、8、10 和 14 个独立样品，在 3-5 个生物学重复中测量，单因素方差分析，报告单个 P 值，无需调整 ****P = 0.000006，**P = 0.0034，*P = 0.0310，ns—不显著）。测量 HIF-1α mRNA 水平相对于 18S mRNA。源数据作为源数据文件提供。
02
研究结论
最后，我们证明了力诱导的 HIF-1α 的 mRNA 敲低，其方式取决于细胞牵引力的大小。这些结果表明，DMCs可以有效地用于靶向生物物理表型，这可能在免疫学和癌症生物学中找到有用的应用。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
01
研究背景
细胞的机械失调与许多疾病状态有关，从纤维化到肿瘤发生。因此，非常需要开发基于细胞“机械表型”递送药物的策略。为了实现这一目标，我们报告了由力响应的 DNA 四面体组成的 DNA 机械胶囊 （DMC） 的发展。建模显示了力引起的DMC破裂的轨迹，并预测了施加的力、空间位置和方向如何调整力响应阈值。
由于细胞受体力的作用，具有粘附配体功能化的 DMC 在体外机械变性。DMC 旨在封装大分子货物，例如右旋糖酐和寡核苷酸药物，具有最小的货物泄漏和高核酸酶耐性。使用流式细胞术验证 DMC 货物的强制诱导释放和摄取。
见图一
DMCs的oxDNA建模，用于预测去折叠。
图一
a 细胞力诱导的DMC结构货物释放示意图。
b DMC的力-伸展曲线39pN在 1.4 × 10 的加载速率下4纳米 S−1使用oxDNA生成。数据点的指数移动平均线 （EMA） 用红线表示，灰线表示原始数据点。力施加在红色箭头指示的连接点上。39 pN 的峰值力由虚线表示。
c DMC中不同核酸修饰的示意图。红色表示的力值表示oxDNA模拟的峰值破裂力，而蓝色圆圈中的值表示模拟结束时机械变性的碱基对的百分比。
d 用锚定链上不同点的配体测试的力无响应 DMC （DMC1-5） 文库，并使用 oxDNA 建模。外力施加到红色链的末端，蓝色实心圆圈内的数字表示模拟结束时变性的碱基对的百分比。
e DMC孔径图27pN、DMC公司39pN、DMC公司44pN、DMC公司刚性当承受 1.4 × 10 的力斜坡时4纳米 S−1.实线表示孔隙半径的最大值，最大半径和平均半径之间的区域用阴影表示。
f DMC的结构变形刚性当在 oxDNA 中受到高达 500 pN 的力时。源数据作为源数据文件提供。
见图二
DMCs的合成和功能表征。
图二
a 使用反应性酯和铜催化的叠氮化物/炔烃环加成反应 （CuAAC） 将 DMC 链偶联到甲基四嗪 （Tz）、Cy3B 和 cRGD 肽的示意图。
b 使用反式环辛烯 （TCO） 和 Tz 点击化学对 DMC 进行表面功能化。图像显示了淬火（使用 BHQ2）和未淬火的 DMC（无 BHQ2）。这些图像中也分别表示了DMC的猝灭效率（Q.E.）和在50 nM下官能化的DMC的密度。
c 在DMEM中使用10U DNase I和10%FBS降解DMC（红色）和dsDNA（灰色）的时程。半衰期是从与数据拟合的衰变曲线中获得的。
d Toehold介导的qDMCs的淬灭，以10nM的体积DMC浓度移植到表面。图像随附的校准条指示荧光值并显示 LUT。所有数据点均以 SEM 的平均值表示±并表示 3 个独立实验 （n = 3）。比例尺，20μm。源数据作为源数据文件提供。
见图三
受体力诱导的DMCs机械断裂。
图三
a 由于整合素力导致的力介导的DMCs淬灭示意图和接种在qDMC上表达GFP-Paxillin的NIH3T3细胞的显微镜图像39pN30 分钟后 0.1% FBS 中的表面。RICM（反射干涉对比显微镜）通道用于观察扩散和图像分析（n = 3 次生物学重复）。
b 来自（a）所示区域的Cy3B（张力）和GFP（GFP-Paxillin）通道的归一化强度的线扫描。
c 显微镜图像。
d 细胞扩散面积 （***P = 0.0003，****P = 0.00001）。
e qDMC 上 1% FBS DMEM 中 MCF-7、MCF-10A 和 MDA-MB-231 细胞的每细胞平均张力 （**P = 0.0017， ***P = 0.0005， ****P = 0.000002）27pN在表面上接种 1 小时后（n = 22、28 和 24 个细胞分别在 3 个生物学重复中观察到，Brown-Forsythe 和 Welch 方差分析检验，针对多重比较进行调整）。荧光提示 DMC 因整合素受体力而破裂。所有图表均以平均值±SEM表示。比例尺，20μm。图像随附的校准条指示荧光值并显示 LUT。
见图四
货物的DMC封装和细胞下的力敏断裂。
图四
a DMC[Dex的尺寸排阻色谱仪Cy5型] 其中蓝色和绿色分别表示 λ = 260 nm 和 λ = 646 nm 处的吸光度。
b DMC[Dex的荧光各向异性488]（红线），免费 Dex488（橙色线）和游离 Alexa488 染料（灰线）超过 10 小时（n = 3 个独立样品）。
c DMC二元混合物示意图39pN[染料647]+DMC惰性显示了由于整合素力引起的荧光损失的机制。
d 在 1 小时后，在 DMEM （0% FBS） 中 HeLa 细胞下量化为背景的荧光损失图（n = 37 和 28 个细胞在 3 次生物学重复中检查，****P < 0.0000001，双尾学生 t 检验）。
e （d）中量化的HeLa细胞的代表性图像。所有图形均绘制为SEM±均值。比例尺，20μm。图像随附的校准条指示荧光值并显示 LUT。源数据作为源数据文件提供。
见图五
使用DMCs的力介导递送至细胞。
图五
a–c 示意图显示了用于验证力诱导的葡聚糖货物吸收的三个二元表面。
d HeLa细胞摄取Dex的代表性流式直方图647N在 10% FBS DMEM 培养基中 2 小时后。
e 来自 （d） 的归一化流量数据。该图显示了 DMC 上 HeLa 细胞的中位荧光强度 （MFI）39pN[德克斯647N]+DMC惰性（红色），DMC惰性[德克斯647N]+DMC39pN（蓝色）和 DMC刚性[德克斯647N]+DMC惰性（橙色）表面。规范化为 DMC 的数据惰性组（n = 3 个生物学独立实验，**P = 0.0069，*P = 0.0269，单因素方差分析，针对多重比较进行调整）。
f VinKO 和 Vin-GFP MEF 细胞在同一 DMC 上共培养示意图39pN[德克斯647N] 表面。
g VinKO 和 Vin-GFP MEF 细胞共培养物的归一化摄取。数据归一化为 VinKO 组（n = 4 个生物学独立实验，*P = 0.0267，双尾学生 t 检验）。每个数据点代表来自单次流式细胞术实验的中位± SEM。源数据作为源数据文件提供。
见图六
强制触发的 ASO 交付。
图六
a RGD 偶联的承力链的 DNA 序列与 HIF-1α ASO（蓝色）相连，具有 LNA （+） 和 PS 修饰 （*）。
b DMC强制诱导HIF-1α ASO出鞘示意图39pN[HIF-1α]，可通过整合素-cRGD-HIF-1α ASO 复合物的内吞作用潜在地被吸收到细胞中。
c， d DMC 中两个 HIF-1α ASO 的强制诱导出鞘示意图39pN[（HIF-1α）2]和DMC的对照实验39pN其中 HIFα ASO 的释放被放置在 DMC 中惰性[HIF-1α]，并与力引起的破裂解耦。
e 用 RT-qPCR 定量的 HIF-1α mRNA 水平图。数据绘制为与在DMC上培养的细胞相比的百分比变化39pN在 24 小时后的类似条件下（n = 6、8、10 和 14 个独立样品，在 3-5 个生物学重复中测量，单因素方差分析，报告单个 P 值，无需调整 ****P = 0.000006，**P = 0.0034，*P = 0.0310，ns—不显著）。测量 HIF-1α mRNA 水平相对于 18S mRNA。源数据作为源数据文件提供。
02
研究结论
最后，我们证明了力诱导的 HIF-1α 的 mRNA 敲低，其方式取决于细胞牵引力的大小。这些结果表明，DMCs可以有效地用于靶向生物物理表型，这可能在免疫学和癌症生物学中找到有用的应用。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
