Transfection of mRNA utilizing RNA-DNA hybrid origami
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-05-20
Department
Major/Subject
Biosystems and Biomaterials Engineering
Mcode
CHEM3028
Degree programme
Master’s Programme in Life Science Technologies
Language
en
Pages
53+3
Series
Abstract
DNA origamis are promising nanostructures with possible applications in drug delivery and therapeutics due to their customizability and precise targeting. RNA can be used as a scaffold and folded into the structure, creating RNA-DNA hybrid origamis. The cellular delivery of these origami structures is however hindered by the negative charge and susceptibility to digestion by nucleases. The work presented here investigates the transfection of RNA-DNA hybrid origami structures into mammalian cells. For enhanced stability and protection, the structures were coated with cowpea chlorotic mottle virus (CCMV) capsids, which self-assemble onto the surface of the origami. The hybrid origamis were then transfected into HeLa cells. Quantitative information from transfection efficiency was obtained with fluorescence measurements and qualitative information with fluorescence microscopy. The results showed that coating of origami with capsids, the size and design of the hybrid origami structures, and the incubation time affected origami internalization as well as the efficiency of mRNA translation. Furthermore, the results highlighted the importance of unfolding to the successfulness of mRNA transfection. Ultimately, RNA-DNA hybrid origamis hold great promise in personalized therapeutics and the delivery of RNA.DNA-origamit ovat lupaavia nanorakenteita, joita voidaan mahdollisesti käyttää lääkeainekuljettimina ja terapeuttisissa sovelluksissa niiden muokattavuuden ja tarkan kohdennettavuuden vuoksi. RNA:ta voidaan käyttää laskoksena rakenteessa, jolloin muodostuu RNA-DNA-hybridiorigami. Näiden rakenteiden soluun viemistä kuitenkin vaikeuttaa niiden negatiivinen varaus, sekä niiden alttius hajottaville nukleaasientsyymeille. Tämä diplomityö tutkii RNA-DNA-hybridiorigamien transfektiota eläinsoluihin. Origamit päällystettiin itsejärjestäytyvillä lehmäpavun kloroosiläikkäviruksen (CCMV) kapsideilla stabiilisuuden parantamiseksi ja rakenteen suojelemiseksi. Päällystetyt rakenteet vietiin HeLa-soluihin. Fluoresenssimittausten avulla saatiin kvantitatiivista informaatiota transfektion onnistumisesta ja kvalitatiivista informaatiota saatiin fluoresenssimikroskopian avulla. Tulokset osoittivat, että origamirakenteiden päällystys kapsideilla, rakenteiden koko ja malli, sekä inkubaatioaika vaikuttivat origamien soluläpäisevyyteen ja mRNA:n translaatioon soluissa. Lisäksi tulokset korostivat rakenteen avautumisen tärkeyttä mRNA:n onnistuneelle transfektiolle. RNA-DNA-hybridiorigamit ovat kokonaisuudessaan erittäin lupaavia solukuljettimia RNA:lle, ja niitä voitaisiin hyödyntää yksilöllistettyihin terapeuttisiin sovelluksiin.Description
Supervisor
Kostiainen, MauriThesis advisor
Saarinen, SharonKeywords
RNA-DNA hybrid origami, mRNA, CCMV, cellular delivery