[发明专利]核酸MAZZOCCHIO及其制造和使用方法

说明书

本发明公开了涉及核酸纳米结构的组合物和方法，该核酸纳米结构可以封装货物以用于例如治疗、诊断和分析应用。所述纳米结构可以具有多个相互连接的子单元，这些子单元被配置为使得所述纳米结构具有包含闭合三维空腔的连续圆环样结构。优选地，所述纳米结构是核酸mazzocchio。所述子单元通过具有确定长度的接头连接以将纳米结构限制为连续的圆环样形状。闭合的三维空腔具有限定的尺寸以封装任何感兴趣的货物。货物也可以放置在纳米结构中心的开孔中。所述货物可以是范围广泛的化合物，包括例如化学药物、小分子、治疗剂、靶向剂、酶、染料和荧光分子。因此，公开的纳米结构适合于递送一种或多种治疗剂、毒性剂、成像剂、诊断剂或预防剂。

发明领域

本发明通常属于核酸纳米结构领域，特别是在基于mazzocchio的核酸纳米结构领域，以递送用于治疗、诊断和分析应用的货物。

发明背景

DNA是众所周知的存储和传输遗传信息的生物材料。然而，对其分子结构和特性的理解使得DNA纳米技术的全新领域得以发展，将DNA分子从其生物环境中分离出来，并利用其信息来组装结构基序并使它们连接在一起。DNA纳米技术使得可以使用DNA作为砖块以制造用于生物医学的物件，包括合成生物学、诊断学和治疗学应用。DNA吸引纳米科学家的原因有很多，包括：首先，DNA是一种天然纳米级材料；其次，已经有大量研究DNA的技术；第三，可以在自组装过程中利用DNA携带信息的能力。

DNA纳米技术使用双链DNA中的基本Watson-Crick碱基配对原理以制造用于各种目的的从DNA砖块至DNA折纸的各种物体(Seeman,NC.,et al.,Nature ReviewsMaterials,3,17068(2017))。所述领域始于围绕使用Holliday连接构建框架以帮助蛋白质结晶的想法(Seeman,NC,J.Theor.Biol.,99(2):237-47(1982))，并迅速推动了DNA纳米技术在生物医学应用的发展，例如用于药物递送(Douglas,SM.,et al,Science,335(6060):831-4(2012))和小干扰RNA(siRNA)递送至细胞和动物中(Jiang,D.,et al.,ACSAppl.Mater.Interfaces,8(7):4378-84(2016)；Lee,H.,et al.,Nat.Nanotechnol.,7(6):389-93(2012))。

DNA纳米结构的合理设计有两种通用方法(Wang,D.,et al.,Nat.Protoc.,13(10):2312-2329(2018))。一种方法是使用基于瓦片的方法，使用少量寡核苷酸，这些寡核苷酸彼此碱基配对以产生重复模块单元。DNA四面体是经典的简单DNA纳米结构，其可以通过四个寡核苷酸的退火简单合成，如Goodman,RP,et al.,Chem.Commun.(Camb),12:1372-3(2004)所证实。DNA四面体的有限尺寸一直存在挑战，因此已经开发了双束DNA四面体。已经通过自组装开发了更复杂的DNA多面体，包括十二面体和巴基球(Buckyball)(He,Y.etal.,Nature,452(184):198-201(2008))。第二种方法是折纸方法，其中通过导入通常数百个短的订书钉链(staple strand)寡核苷酸，将长的单链噬菌体DNA折叠成特定形状。订书钉链包含与支架互补的序列的区段或区域，将序列空间中相距甚远的序列带至欧几里得(Euclidian)空间中的附近位置。这些相互作用和几何结构在盐存在下通过特定的Watson-Crick碱基配对而稳定，所述盐使用固定的Holliday连接以限制空间中相邻的双链体。