四面体フレームワークの生物医学的応用の進歩核酸ベースの機能システム

過去数十年では、DNAナノテクノロジーの発展と、2次元から3次元へのさまざまな空間DNAナノ構造の出現が目撃されてきました。典型的な例は、四面体フレームワーク核酸（TFNA）です。このレビューでは、製造の進捗、TFNAベースの機能システムの修正、および生物医学的アプリケーションにおけるその可能性を要約します。ワンステップアセンブリプロセスを通じて、TFNAは、別の単一鎖の他のシーケンスを相補的に3つの短いシーケンスを持つ4つの単一鎖DNAを介して合成されます。ポリアクリルアミドゲル電気泳動、原子間力顕微鏡、および動的光散乱測定を含む特性は、約10 nmのサイズのピラミッド様ナノ構造としてTFNAを示しています。本質的な生体適合性と満足のいく細胞膜透過性を備えた羽毛であるTFNAの第1世代は、細胞の生物学的挙動の調節、組織の再生の促進、免疫調節の調節において有望な能力を示しています。複雑な条件での優れた編集可能性と相対的な生物存在性に加えて、TFNAは、頂点または側面の吊り下げドメインを介して修正され、腫瘍細胞または微生物の多剤耐性を逆転させるために、小分子量薬を組み込んで第2世代を形成することができます。治療、抗がん、抗菌治療。TFNAの第3世代は現在、刺激反応および正確な薬物放出のために多段階アセンブリプロセスを介して試行されています。TFNAは貨物配達において有望な可能性を示していますが、生物粘着性、最大負荷、および構造的制御性を改善するために、依然として大規模な努力を払う必要があります。

The past decades have witnessed the development of DNA nanotechnology and the emergence of various spatial DNA nanostructures, from two-dimensions to three-dimensions. The typical example is the tetrahedral framework nucleic acid (tFNA). In this review, we summarize the progress in fabrication, modification of tFNA-based functional systems and their potentials in biomedical applications. Through a one-step assembly process, tFNA is synthesized via four single stranded DNAs with three short sequences complementary to the other sequence of another single strand. Characterizations including polyacrylamide gel electrophoresis, atomic force microscopy, and dynamic light scattering measurement show tFNA as a pyramid-like nanostructure with the size of around 10 nm. Feathered with intrinsic biocompatibility and satisfactory cellular membrane permeability, the first generation of tFNA shows promising capacities in regulating cell biological behavior, promoting tissue regeneration, and immunomodulation. Along with excellent editability and relative biostability in complicated conditions, tFNA could be modified via hanging functional domains on the vertex or side arm and incorporating small-molecular-weight drugs to form the second generation, for reversing multidrug resistance in tumor cells or microorganisms, target therapy, anticancer and antibacterial treatments. The third generation of tFNA is currently tried via a multistep assembly process for stimuli-response and precise drug release. Although tFNAs show promising potentials in cargo delivery, massive efforts still need to be made to improve biostability, maximal load, and structural controllability.