494회 [6월 11일] 연사: 이혁진 교수 소속: 이화여자대학교 약학대학

DNA nanotechnology for molecularly self-assembled nanoparticles and theirs drug delivery applications

이혁진 교수 (이화여자대학교 약학 대학)

Introduction: Monodisperse nanoparticles are prepared through the self-assembly of complementary DNA strands. Because the DNA strands are easily programmable, the size of the nanoparticles and the spatial orientation and density of cancer targeting ligands (such as peptides and folate) on the nanoparticle surface can be precisely controlled. We show that at least three folate molecules per nanoparticle is required for optimal delivery of the siRNAs into cells and, gene silencing occurs only when the ligands are in the appropriate spatial orientation.

Results and Discussion: In this study, we prepared oligonucleotide nanoparticles (ONPs) through programmable self-assembly of short DNA fragments and therapeutic siRNAs to develop a population of molecularly identical nanoparticles with controllable particle size and target ligand location and density. In addition to their optimal particle size and cancer specificity for intracellular siRNA delivery, ONPs allow full control of the spatial orientation of ligands as well as the density of ligands on the nanoparticle surface. Because the geometry of the ONPs is well defined, it is possible to investigate correlations of ligand density and orientation with gene silencing. We can specifically control the number of siRNAs on the core DNA tetrahedron to between one and six. By using both FA-conjugated and non-conjugated siRNAs, the level of GFP gene silencing was investigated with various numbers of folate ligands, while maintaining the same number of siRNAs on each nanoparticles

Conclusions:  This study has demonstrated that six single-stranded DNA fragments, and six double-stranded siRNAs, can self-assemble in a one-step reaction to generate DNA/siRNA tetrahedral nanoparticles for targeted in vivo delivery. The overhang design of the DNA strands allows specific hybridization of complementary siRNA sequences and provides full control over the spatial orientation of the siRNA and the locations and density of cancer-targeting ligands. The ONPs can be modified with different tumour-targeting ligands by simple conjugation chemistry, extending the use of these nanoparticles to the treatment of various cancers.

Education & Research Experiences

1999 -2002  Bachelor Degree Johns Hopkins University, MD, USA (major : Biomedical Engineering)

2003 – 2004 Master degree Columbia University, NY, USA (major : Biomedical Engineering)

2005 -2009  post-doc, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon, South Korea

2012- 현재  College of Pharmacy, Ewha Womans University, Korea, Assistant Professor

Papers

Lee H. et al “Molecularly Self-­‐assembled Nucleic Acid Nanoparticles for Targeted In Vivo siRNA Delivery”, Nature Nanotechnology 7, 389-­‐393, 2012외 40여편