DNA結合亜鉛フィンガータンパク質を使用した磁気ナノ粒子クラスターのサイズ制御構造

ナノ粒子クラスター（NPC）は、集合的な個々の特性から生じる独自の特性により、大きな関心を集めています。それにもかかわらず、構造的に明確に定義されたサイズ制御可能な方法でのNPCの構築は依然として課題です。ここでは、DNA結合亜鉛フィンガー（ZNF）タンパク質を使用してサイズ制御NPCを構築する戦略を示します。ビオチン化ZNFを異なる長さのDNAテンプレートに共役し、その後、ニュートラビジン結合ナノ粒子とのインキュベーションを行いました。ZNFおよびプログラム可能なDNAテンプレートのシーケンス特異性により、NPCのサイズ制御された構造が有効になり、均一なサイズ分布が生じました。Feridexと比較してMRIのスピンスピン弛緩性の3倍の増加を示すことにより、磁気NPCの有用性を実証しました。さらに、葉酸結合磁気NPCは、HELA細胞に対して特定のターゲティング能力を示しました。現在のアプローチは、他のナノ粒子に適用でき、疾患診断、イメージング、薬物や遺伝子の送達などの多くの分野で幅広い用途を見つけます。

Nanoparticle clusters (NPCs) have attracted significant interest owing to their unique characteristics arising from their collective individual properties. Nonetheless, the construction of NPCs in a structurally well-defined and size-controllable manner remains a challenge. Here we demonstrate a strategy to construct size-controlled NPCs using the DNA-binding zinc finger (ZnF) protein. Biotinylated ZnF was conjugated to DNA templates with different lengths, followed by incubation with neutravidin-conjugated nanoparticles. The sequence specificity of ZnF and programmable DNA templates enabled a size-controlled construction of NPCs, resulting in a homogeneous size distribution. We demonstrated the utility of magnetic NPCs by showing a three-fold increase in the spin-spin relaxivity in MRI compared with Feridex. Furthermore, folate-conjugated magnetic NPCs exhibited a specific targeting ability for HeLa cells. The present approach can be applicable to other nanoparticles, finding wide applications in many areas such as disease diagnosis, imaging, and delivery of drugs and genes.