Optimized DNA "nanosuitcases" for Encapsulation and Conditional Release of siRNA

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 42, 2016, Pages 14030-14038

  Bujold, Katherine E ^a   Hsu, John C C ^a   Sleiman, Hanadi F ^a  

^a MCGILL UNIVERSITY   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DNA; OLIGONUCLEOTIDES; RNA;

BIOLOGICAL CONDITIONS; CELLULAR ENVIRONMENT; IN-VITRO ASSAYS; MICRORNA (MIRNA); MOLECULAR LEVELS; ON DEMANDS; RATIONAL DESIGN; SITE-SPECIFIC;

NUCLEIC ACIDS;

DNA; MESSENGER RNA; MICRORNA; NANOMATERIAL; NUCLEASE; OLIGONUCLEOTIDE; SMALL INTERFERING RNA;

ARTICLE; CONFOCAL MICROSCOPY; DRUG DELIVERY SYSTEM; ENCAPSULATION; HUMAN; HUMAN CELL; PRISM;

EID: 84992690552     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b08369     Document Type: Article

References (66)

1. Winfree, E.; Liu, F.; Wenzler, L. A.; Seeman, N. C. Nature 1998, 394, 539-544 10.1038/28998
2. Lin, C.; Liu, Y.; Rinker, S.; Yan, H. ChemPhysChem 2006, 7, 1641-1647 10.1002/cphc.200600260
3. Seeman, N. C. Annu. Rev. Biochem. 2010, 79, 65-87 10.1146/annurev-biochem-060308-102244
4. Mao, C.; LaBean, T. H.; Reif, J. H.; Seeman, N. C. Nature 2000, 407, 493-496 10.1038/35035038
5. Yan, H.; Park, S. H.; Finkelstein, G.; Reif, J. H.; LaBean, T. H. Science 2003, 301, 1882-1884 10.1126/science.1089389
6. Rothemund, P. W. K. Nature 2006, 440, 297-302 10.1038/nature04586
7. Andersen, E. S.; Dong, M.; Nielsen, M. M.; Jahn, K.; Subramani, R.; Mamdouh, W.; Golas, M. M.; Sander, B.; Stark, H.; Oliveira, C. L. P.; Pedersen, J. S.; Birkedal, V.; Besenbacher, F.; Gothelf, K. V.; Kjems, J. Nature 2009, 459, 73-76 10.1038/nature07971
8. Douglas, S. M.; Bachelet, I.; Church, G. M. Science 2012, 335, 831-834 10.1126/science.1214081
9. Han, D.; Pal, S.; Nangreave, J.; Deng, Z.; Liu, Y.; Yan, H. Science 2011, 332, 342-346 10.1126/science.1202998
10. Douglas, S. M.; Dietz, H.; Liedl, T.; Hogberg, B.; Graf, F.; Shih, W. M. Nature 2009, 459, 414-418 10.1038/nature08016
11. Maune, H. T.; Han, S.-p.; Barish, R. D.; Bockrath, M.; Goddard, W. A., III; Rothemund, P. W. K.; Winfree, E. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 61-66 10.1038/nnano.2009.311
12. Wei, B.; Dai, M.; Yin, P. Nature 2012, 485, 623-626 10.1038/nature11075
13. Aldaye, F. A.; Palmer, A. L.; Sleiman, H. F. Science 2008, 321, 1795-1799 10.1126/science.1154533
14. McLaughlin, C. K.; Hamblin, G. D.; Sleiman, H. F. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5647-5656 10.1039/c1cs15253j
15. Aldaye, F. A.; Sleiman, H. F. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13376-13377 10.1021/ja075966q
16. McLaughlin, C. K.; Hamblin, G. D.; Aldaye, F. A.; Yang, H.; Sleiman, H. F. Chem. Commun. 2011, 47, 8925-8927 10.1039/c1cc11726b
17. Aldaye, F. A.; Lo, P. K.; Karam, P.; McLaughlin, C. K.; Cosa, G.; Sleiman, H. F. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 349-352 10.1038/nnano.2009.72
18. Hamblin, G. D.; Carneiro, K. M. M.; Fakhoury, J. F.; Bujold, K. E.; Sleiman, H. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2888-2891 10.1021/ja2107492
19. Edwardson, T. G. W.; Carneiro, K. M. M.; McLaughlin, C. K.; Serpell, C. J.; Sleiman, H. F. Nat. Chem. 2013, 5, 868-875 10.1038/nchem.1745
20. Carneiro, K. M. M.; Hamblin, G. D.; Hanni, K. D.; Fakhoury, J.; Nayak, M. K.; Rizis, G.; McLaughlin, C. K.; Bazzi, H. S.; Sleiman, H. F. Chemical Science 2012, 3, 1980-1986 10.1039/c2sc01065h
21. Lau, K. L.; Hamblin, G. D.; Sleiman, H. F. Small 2014, 10, 660-666 10.1002/smll.201301562
22. Hamblin, G. D.; Rahbani, J. F.; Sleiman, H. F. Nat. Commun. 2015, 6, 7065 10.1038/ncomms8065
23. Edwardson, T. G. W.; Carneiro, K. M. M.; Serpell, C. J.; Sleiman, H. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 4567-4571 10.1002/anie.201310937
24. Serpell, C. J.; Edwardson, T. G. W.; Chidchob, P.; Carneiro, K. M. M.; Sleiman, H. F. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15767-15774 10.1021/ja509192n
25. Conway, J. W.; McLaughlin, C. K.; Castor, K. J.; Sleiman, H. Chem. Commun. 2013, 49, 1172-1174 10.1039/c2cc37556g
26. Keum, J.-W.; Bermudez, H. Chem. Commun. 2009, 7036-7038 10.1039/b917661f
27. Bujold, K. E.; Fakhoury, J.; Edwardson, T. G. W.; Carneiro, K. M. M.; Briard, J. N.; Godin, A. G.; Amrein, L.; Hamblin, G. D.; Panasci, L. C.; Wiseman, P. W.; Sleiman, H. F. Chemical Science 2014, 5, 2449-2455 10.1039/c4sc00646a
28. Rush, A. M.; Thompson, M. P.; Tatro, E. T.; Gianneschi, N. C. ACS Nano 2013, 7, 1379-1387 10.1021/nn305030g
29. Wu, Y.; Sefah, K.; Liu, H.; Wang, R.; Tan, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 5-10 10.1073/pnas.0909611107
30. Chien, M.-P.; Rush, A. M.; Thompson, M. P.; Gianneschi, N. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 5076-5080 10.1002/anie.201000265
31. Gissot, A.; Oumzil, K.; Patwa, A.; Barthelemy, P. New J. Chem. 2014, 38, 5129-5134 10.1039/C4NJ00850B
32. Liu, H.; Zhu, Z.; Kang, H.; Wu, Y.; Sefan, K.; Tan, W. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 3791-3797 10.1002/chem.200901546
33. Walsh, A. S.; Yin, H.; Erben, C. M.; Wood, M. J. A.; Turberfield, A. J. ACS Nano 2011, 5, 5427-5432 10.1021/nn2005574
34. Lo, P. K.; Metera, K. L.; Sleiman, H. F. Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 597-607 10.1016/j.cbpa.2010.08.002
35. Chao, J.; Liu, H.; Su, S.; Wang, L.; Huang, W.; Fan, C. Small 2014, 10, 4626-4635 10.1002/smll.201401309
36. Linko, V.; Ora, A.; Kostiainen, M. A. Trends Biotechnol. 2015, 33, 586-594 10.1016/j.tibtech.2015.08.001
37. Chen, Y.-J.; Groves, B.; Muscat, R. A.; Seelig, G. Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 748-760 10.1038/nnano.2015.195
38. Lanier, L. A.; Bermudez, H. Curr. Opin. Chem. Eng. 2015, 7, 93-100 10.1016/j.coche.2015.01.001
39. Lee, H.; Lytton-Jean, A. K. R.; Chen, Y.; Love, K. T.; Park, A. I.; Karagiannis, E. D.; Sehgal, A.; Querbes, W.; Zurenko, C. S.; Jayaraman, M.; Peng, C. G.; Charisse, K.; Borodovsky, A.; Manoharan, M.; Donahoe, J. S.; Truelove, J.; Nahrendorf, M.; Langer, R.; Anderson, D. G. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 389-393 10.1038/nnano.2012.73
40. Fakhoury, J. J.; McLaughlin, C. K.; Edwardson, T. W.; Conway, J. W.; Sleiman, H. F. Biomacromolecules 2014, 15, 276-282 10.1021/bm401532n
41. Keum, J.-W.; Ahn, J.-H.; Bermudez, H. Small 2011, 7, 3529-3535 10.1002/smll.201101804
42. Li, J.; Pei, H.; Zhu, B.; Liang, L.; Wei, M.; He, Y.; Chen, N.; Li, D.; Huang, Q.; Fan, C. ACS Nano 2011, 5, 8783-8789 10.1021/nn202774x
43. Juul, S.; Iacovelli, F.; Falconi, M.; Kragh, S. L.; Christensen, B.; Frøhlich, R.; Franch, O.; Kristoffersen, E. L.; Stougaard, M.; Leong, K. W.; Ho, Y.-P.; Sørensen, E. S.; Birkedal, V.; Desideri, A.; Knudsen, B. R. ACS Nano 2013, 7, 9724-9734 10.1021/nn4030543
44. Bhatia, D.; Surana, S.; Chakraborty, S.; Koushika, S. P.; Krishnan, Y. Nat. Commun. 2011, 2, 339 10.1038/ncomms1337
45. Jiang, Q.; Song, C.; Nangreave, J.; Liu, X.; Lin, L.; Qiu, D.; Wang, Z.-G.; Zou, G.; Liang, X.; Yan, H.; Ding, B. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13396-13403 10.1021/ja304263n
46. Zhang, Q.; Jiang, Q.; Li, N.; Dai, L.; Liu, Q.; Song, L.; Wang, J.; Li, Y.; Tian, J.; Ding, B.; Du, Y. ACS Nano 2014, 8, 6633-6643 10.1021/nn502058j
47. Ouyang, X.; Li, J.; Liu, H.; Zhao, B.; Yan, J.; Ma, Y.; Xiao, S.; Song, S.; Huang, Q.; Chao, J.; Fan, C. Small 2013, 9, 3082-3087 10.1002/smll.201300458
48. Chang, M.; Yang, C.-S.; Huang, D.-M. ACS Nano 2011, 5, 6156-6163 10.1021/nn200693a
49. Liu, X.; Xu, Y.; Yu, T.; Clifford, C.; Liu, Y.; Yan, H.; Chang, Y. Nano Lett. 2012, 12, 4254-4259 10.1021/nl301877k
50. Charoenphol, P.; Bermudez, H. Mol. Pharmaceutics 2014, 11, 1721-1725 10.1021/mp500047b
51. Li, J.; Fan, C.; Pei, H.; Shi, J.; Huang, Q. Adv. Mater. 2013, 25, 4386-4396 10.1002/adma.201300875
52. Zhu, G.; Zheng, J.; Song, E.; Donovan, M.; Zhang, K.; Liu, C.; Tan, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 7998-8003 10.1073/pnas.1220817110
53. Hochrein, L. M.; Schwarzkopf, M.; Shahgholi, M.; Yin, P.; Pierce, N. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17322-17330 10.1021/ja404676x
54. Zhang, D. Y.; Seelig, G. Nat. Chem. 2011, 3, 103-113 10.1038/nchem.957
55. Deleavey, G. F.; Damha, M. J. Chem. Biol. 2012, 19, 937-954 10.1016/j.chembiol.2012.07.011
56. Strapps, W. R.; Pickering, V.; Muiru, G. T.; Rice, J.; Orsborn, S.; Polisky, B. A.; Sachs, A.; Bartz, S. R. Nucleic Acids Res. 2010, 38, 4788-4797 10.1093/nar/gkq206
57. Czauderna, F.; Fechtner, M.; Dames, S.; Aygün, H.; Klippel, A.; Pronk, G. J.; Giese, K.; Kaufmann, J. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 2705-2716 10.1093/nar/gkg393
58. Dua, P.; Kim, S.; Lee, D.-k. Methods 2011, 54, 215-225 10.1016/j.ymeth.2011.02.002
59. De Schrijver, E.; Brusselmans, K.; Heyns, W.; Verhoeven, G.; Swinnen, J. V. Cancer Res. 2003, 63, 3799-3804
60. Yamanaka, K.; Rocchi, P.; Miyake, H.; Fazli, L.; So, A.; Zangemeister-Wittke, U. W. E.; Gleave, M. E. BJU Int. 2006, 97, 1300-1308 10.1111/j.1464-410X.2006.06147.x
61. Hahn, J.; Wickham, S. F. J.; Shih, W. M.; Perrault, S. D. ACS Nano 2014, 8, 8765-8775 10.1021/nn503513p
62. Stenvang, J.; Petri, A.; Lindow, M.; Obad, S.; Kauppinen, S. Silence 2012, 3, 1-1 10.1186/1758-907X-3-1
63. Li, Z.; Rana, T. M. Nat. Rev. Drug Discovery 2014, 13, 622-638 10.1038/nrd4359
64. Kibler-Herzog, L.; Zon, G.; Uznanski, B.; Whittier, G.; Wilson, W. D. Nucleic Acids Res. 1991, 19, 2979-2986 10.1093/nar/19.11.2979
65. Koshkin, A. A.; Singh, S. K.; Nielsen, P.; Rajwanshi, V. K.; Kumar, R.; Meldgaard, M.; Olsen, C. E.; Wengel, J. Tetrahedron 1998, 54, 3607-3630 10.1016/S0040-4020(98)00094-5
66. Broussard, J. A.; Rappaz, B.; Webb, D. J.; Brown, C. M. Nat. Protoc. 2013, 8, 265-281 10.1038/nprot.2012.147