KR20210052456A

KR20210052456A - 나노니들을 사용한 페이로드의 앱타머-기반 세포내 전달을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20210052456A
Application number: KR1020217006701A
Authority: KR
Inventors: 아닐 나라시마; 캐롤린 베르토치; 아루나바 스티븐 바네르지
Original assignee: 미코노스 인코포레이티드; 더 보드 어브 트러스티스 어브 더 리랜드 스탠포드 주니어 유니버시티
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2021-05-10
Also published as: EP3833768A1; SG11202101177UA; EP3833768A4; US20210301308A1; CN112969794A; JP2022513179A; JP2023103243A; WO2020033320A1

Abstract

앱타머 기반 접근법을 사용하여 페이로드를 세포로 생체 외 전달하기 위한 방법, 칩 및 시스템이 제공된다. 나노니들 및 폴리뉴클레오티드를 제공하는 단계 (여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고, 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합되고, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함); 페이로드를 폴리뉴클레오티드와 접촉시키는 단계 (여기서 페이로드는 올리고뉴클레오티드 서열에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 함유함); 및 나노니들을 세포에 삽입하는 단계 (여기서 나노니들을 세포에 삽입하면 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출됨) 를 포함하는 세포에 페이로드를 전달하는 방법이 제공된다.

Description

나노니들을 사용한 페이로드의 앱타머-기반 세포내 전달을 위한 시스템 및 방법

관련 출원

본 출원은 "APTAMER BASED INTRACELLULAR DELIVERY OF A PAYLOAD USING NANONEEDLES" 라는 제목으로, 2018 년 8 월 6 일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/715,074 에 대한 우선권과 이점을 주장하며, 전체 내용은 모든 목적을 위해 여기에 참조로 포함된다.

기술 분야

본 명세서에 개시된 구현예는 일반적으로 페이로드를 세포에 전달하는 앱타머-기반 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 임의의 유형의 세포에 임의의 유형의 페이로드를 전달하기 위한 범용 플랫폼이 필요하다.

생물학적 연구 및 치료 응용분야에서 필수적인 역할에도 불구하고, 외인성 화합물 및 거대분자 카고의 효율적인 세포내 전달은 오랜 과제로 남아 있다. 기존 전달 기술의 한계는 흥미로운 신규 물질의 잠재력, 질병 메커니즘에 대한 통찰력, 및 세포 치료에 대한 접근방식이 전달 장애물로 인해 완전히 실현되지 않았기 때문에 여러 분야에서 진행을 방해했다. 이 과제는 예를 들어, 세포 유형과 표적 물질이라는 두 가지 광범위한 매개변수의 렌즈를 통해 볼 수 있다. 기존 기술은 주로 조합의 하위집합, 특히 불멸화된 세포주 및 특정 일차 세포로의 핵산 전달 (즉, 트랜스펙션) 을 다루는 데 초점을 맞추고 있다. 줄기 세포 및 면역 세포와 같은 가장 흥미로운 표적 세포 유형 중 일부도 또한 해결하기 가장 어렵다. 대부분의 임의의 카고 분자를 임의의 세포 유형에 전달하는 다양하고 강력한 방법이 많이 필요하다.

이와 같이, 본 명세서에 설명된 범용 전달 시스템 및 방법이 필요하다.

요약

한 측면에서, 세포에 페이로드를 전달하는 방법이 제공되며, 이 방법은 나노니들 및 폴리뉴클레오티드를 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함한다. 또한, 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합되고, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함한다. 방법은 페이로드를 폴리뉴클레오티드와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 페이로드는 올리고뉴클레오티드 서열에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 함유한다. 방법은 나노니들을 세포에 삽입하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 나노니들을 세포에 삽입하면 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출된다.

또다른 측면에서, 세포에 페이로드를 전달하기 위한 칩이 제공되며, 칩은 고체 지지체, 및 고체 지지체에 부착되고 폴리뉴클레오티드를 수용하도록 구성된 나노니들을 포함한다. 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함한다. 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합할 수 있다. 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드의 복수의 분자 중 하나와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함한다.

또다른 측면에서, 세포에 페이로드를 전달하는 시스템이 제공되며, 이 시스템은 복수의 나노니들 및 복수의 폴리뉴클레오티드를 포함하며, 여기서 복수의 폴리뉴클레오티드 중 각각의 하나의 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함한다. 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 복수의 나노니들 중 하나에 접합된다. 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드의 복수의 분자 중 하나와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함한다. 시스템은 복수의 웰 및 그 위에 복수의 나노니들을 수용하는 주입 장치를 추가로 포함하고, 주입 장치는 복수의 나노니들을 복수의 웰 내로 이동시키도록 구성된다.

추가의 양태는 첨부된 청구 범위 및 도면 뿐만 아니라 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본원에서 개시된 원리들, 및 그의 이점들의 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들을 함께 인용한, 다음 설명들을 참조한다.
도 1A-1D 는 다양한 구현예에 따라, 세포에 페이로드를 전달하는 방법을 도시한다.
도 2 는 다양한 구현예에 따라, 세포에 페이로드를 전달하기 위한 칩을 도시한다.
도 3 는 다양한 구현예에 따라, 세포에 페이로드를 전달하기 위한 시스템을 도시한다.
도면들은 반드시 축척대로 도시되는 것은 아니며 도면들 내 물체들이 반드시 서로에 대해 축척대로 도시되는 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다. 도면은 본원에서 개시된 방법, 장치, 및 시스템의 다양한 구현예에 대한 명료성 및 이해를 주도록 의도된 묘사이다. 가능한 경우에는, 동일한 참조 부호가 도면들 전반에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부분들을 지칭하기 위해 사용될 것이다. 더욱이, 도면들은 어떤 방법으로든 본 교시들의 범위를 한정하도록 의도되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

상세한 설명

이 명세서는 본 개시의 예시적인 구현예 및 적용을 설명한다. 그러나, 본 개시물은, 이들 예시적인 구현예 및 적용에, 또는 예시적인 구현예 및 적용이 동작하거나 또는 본원에서 설명되는 방법에 한정되지 않는다. 본 교시의 다양한 구현예, 특성, 목적 및 장점은 본 발명의 설명 및 첨부된 도면, 및 청구항을 통해서 자명해질 것이다. 더욱이, 도면은 단순화된 또는 부분 뷰를 도시할 수도 있고, 도면에서 엘리먼트의 치수는 과장될 수도 있거나 또는 다르게는 비례적이지 않을 수도 있다. 추가로, 용어들 "~ 위에 (on)", "~ 에 부착된 (attached to)", "~ 에 연결된 (connected to)", "~ 에 커플링된 (coupled to)", 또는 유사한 단어들이 본 명세서에서 사용될 때, 하나의 엘리먼트가 다른 엘리먼트 바로 위에 있는지, 그것에 부착되는지, 그것에 연결되는지, 또는 그것에 커플링되는지 또는 하나의 엘리먼트와 다른 엘리먼트 사이에 하나 이상의 중간 엘리먼트들이 존재하는지에 상관없이 하나의 엘리먼트 (예를 들어, 재료, 층, 기판, 트레이, 기저판, 분리 금속 구조 등) 가 다른 엘리먼트 "위에 있거나", "그것에 부착되거나", "그것에 연결되거나", 또는 "그것에 커플링될" 수 있다. 추가로, 엘리먼트들 (예를 들어, 엘리먼트들 a, b, c) 의 리스트에 대해 참조가 이루어지는 경우, 이러한 참조는 열거된 엘리먼트들 자체, 전부보다 적은 열거된 엘리먼트들의 임의의 조합, 및/또는 열거된 엘리먼트들의 전부의 조합 중의 임의의 하나를 포함하도록 의도된다. 명세서에서의 섹션 분할들은 단지 리뷰의 용이함을 위한 것이고 논의된 엘리먼트들의 임의의 조합을 한정하지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하다", "포함한다", "포함하는", "함유하다", "함유한다", "함유하는", "가지다", "갖는", "포괄하다", "포괄하는" 및 "포괄된" 및 그들의 이형은 제한적인 것이 아니고, 포괄적이거나 또는 개방적이며 추가의, 나열되지 않은 첨가제, 성분, 정수, 구성요서 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 예를 들어, 특성 목록을 포함하는 프로세서, 방법, 시스템, 조성물, 키트 또는 장치는 반드시 오직 그들 특성에만 제한되는 것이 아니고 이러한 프로세스, 방법, 시스템, 조성물, 키트 또는 장치에 고유하거나 또는 명백히 열거되지 않은 다른 피처들을 포함할 수도 있다.　

본원에 사용된 용어 "핵산" 은 피리미딘 및 퓨린 염기, 바람직하게는 각각 시토신, 티민 및 우라실, 및 아데닌 및 구아닌의 임의의 중합체 또는 올리고머 (올리고뉴클레오티드) 를 포함할 수 있다. 참조: Albert L. Lehninger, PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY, at 793-800 (Worth Pub. 1982). 본 개시내용은 임의의 데옥시리보뉴클레오티드 (DNA), 리보뉴클레오티드 (RNA) 또는 펩티드 핵산 성분, 및 이들 염기의 메틸화, 하이드록시메틸화 또는 글루코실화 형태 등과 같은 이의 임의의 화학적 변이체를 고려한다. 중합체 또는 올리고머는 조성이 이질적이거나 균질할 수 있으며, 자연 발생 공급원으로부터 단리되거나 인위적으로 또는 합성적으로 생산될 수 있다. 또한, 핵산은 DNA 또는 RNA, 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 동종이중체, 이종이중체 및 하이브리드 상태를 포함하는, 단일 가닥 또는 이중 가닥 형태로 영구적으로 또는 일시적으로 존재할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "앱타머" 는 의도된 표적 물질과 복합체를 형성할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 지칭한다.

본원에서 사용되는 용어 "나노니들" 은 페이로드를 전달하기 위한 침투 장치로서 작용하는 물체를 지칭할 수 있다. 페이로드는 예를 들어, 물체의 외부 표면을 통해 또는 물체의 흐름 통로를 통해 전달될 수 있다. 물체는 전형적으로 나노미터 크기 범위일 것이다. 물체는 임의의 고려된 기하학을 가진 물체로 구성의 고체일 수 있다. 물체는 예를 들어 원추형, 튜브형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 또는 타원형 모양을 가질 수 있지만, 페이로드 전달을 허용하는 임의의 모양이 본원에서 고려된다. 물체는 또한 또는 대안적으로 페이로드가 통과할 유동 통로를 가질 수 있다. 유동 통로는 임의의 고려되는 기하학을 가질 수 있다. 유동 통로는 예를 들어 원추형, 튜브형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 또는 타원형 모양을 가질 수 있지만, 페이로드 전달을 허용하는 임의의 모양이 본원에서 고려된다.

달리 정의하지 않으면, 본 명세서에 기술된 본 교시와 함께 사용되는 과학 및 기술 용어는 당업자가 통상적으로 이해하는 의미를 갖게 된다.

본 발명은 임의의 크기 및 유형의 페이로드를 표적 세포로 정확한 생체 외 전달을 가능하게 하는 범용 플랫폼에 관한 것이다. 본 개시내용은 세포 내부에서 발견되는 분자에 결합할 수 있는 앱타머를 모두 함유하는 폴리뉴클레오티드에 접합된 제어가능한 나노니들의 어레이를 이용하는 세포에 페이로드를 전달하는 방법; 및 앱타머를 인식할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 제공한다.

다양한 구현예에 따르면, 페이로드를 세포에 전달하는 방법이 예를 들어, 도 1a 내지 1d 에 예시된 바와 같이 제공된다. 도 1a 에 제공된 바와 같이, 나노니들 (100) 및 폴리뉴클레오티드 (110) 가 제공될 수 있으며, 여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포 (150) 에 내인성인 분자 (160) (도 1c-d 참조) 를 결합할 수 있는 앱타머 (120) 를 포함한다 (도 1c-d 참조). 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들 (100) 상에 코팅된 결합 입자 (170) 에 부착을 통해 나노니들 (100) 에 접합될 수 있고, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드 (140) 와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드 (130) 를 포함할 수 있다. 도 1b 에 제공된 바와 같이, 방법은 페이로드 (140) 를 폴리뉴클레오티드 (110) 와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 페이로드 (140) 는 올리고뉴클레오티드 (130) 에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. 도 1c-d 에 의해 제공된 바와 같이, 방법은 또한 나노니들 (100) 을 세포 (150) 에 삽입하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 나노니들 (100) 을 세포 (150) 에 삽입하면 페이로드 (140) 가 폴리뉴클레오티드 (110) 로부터 방출되고 세포 (150) 로 전달된다.

칩 및 시스템과 관련된 구현예와 같이 추가 방법이 하기에 논의될 것이다. 본원에 제공된 방법, 칩 및 시스템의 모든 이전 및 후속 구현예에서, 예를 들어, 나노니들 및 관련 물질, 웰 특징 및 웰 유형, 칩 특징 및 칩 유형, 폴리뉴클레오티드 및 상응하는 부착 및 커플링 특징, 나노니들 코팅, 앱타머, 올리고뉴클레오티드, 페이로드 및 페이로드 유형 및 (예를 들어, 세포) 표적하는 페이로드 전달 기술, 세포 특징 및 세포 유형, 확장가능한 시스템, 및 농업 적용과 관련된 본원에 논의된 모든 특징은 본원에 기재된 임의의 및 모든 구현예 (예를 들어, 본원에 제공된 임의의 및 모든 방법, 칩 및 시스템 구현예 포함) 에 적용한다.

본원에 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들의 팁은 일반적으로 세포 또는 세포 내의 특정 세포기관 (예를 들어, 핵) 에 페이로드를 전달하도록 크기를 조정할 수 있다. 다양한 구현예에서, 나노니들의 팁은 약 10 nm 내지 200 nm 의 직경을 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, 약 50 nm 의 직경은 대부분의 모든 세포 유형에 대해 세포 세포질 및 세포 핵 모두에 페이로드를 전달하기에 충분할 수 있다. 다양한 구현예에서, 나노니들의 직경은 부분적으로 표적 세포 또는 세포기관의 크기에 의존할 수 있다. 다양한 구현예에서, 직경은 1 ㎛ 미만이다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들에 대한 보다 구체적인 직경은 약 10 nm, 약 15 nm, 약 16 nm, 약 17 nm, 약 18 nm, 약 19 nm, 약 20 nm, 약 25 nm, 약 30 nm, 약 35 nm, 약 40 nm, 약 45 nm, 약 50 nm, 약 55 nm, 약 60 nm, 약 65 nm, 약 70 nm, 약 75 nm, 약 80 nm, 약 85 nm, 약 90 nm, 약 95 nm, 약 100 nm, 약 110 nm, 약 120 nm, 약 130 nm, 약 140 nm, 약 150 nm, 약 160 nm, 약 170 nm, 약 180 nm, 약 190 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 약 800 nm, 약 850 nm, 약 900 nm, 약 950 nm, 약 1 ㎛, 또는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위를 포함할 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들은 세포 내의 특정 구획 (예를 들어, 그중에서도 핵, 미토콘드리아) 에 페이로드를 전달하는 데 사용될 수 있다. 나노니들의 직경과 길이는 예를 들어, 표적화될 세포 유형 및 세포기관의 상대적 크기를 포함하는 많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 유도된 다능성 줄기 세포 (iPS 세포) 및 유사한 세포 유형은 대략 약 6-10 ㎛ 의 직경 범위를 갖는다. 다른 세포 유형은 더 크거나 더 작은 치수를 가질 수 있으며, 따라서 위에서 상세히 논의된 바와 같이 상응하는 상이한 크기의 나노니들을 갖는다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들에 대한 보다 구체적인 길이는 약 1 ㎛, 약 2 ㎛, 약 3 ㎛, 약 4 ㎛, 약 5 ㎛, 약 6 ㎛, 약 7 ㎛, 약 8 ㎛, 약 9 ㎛, 약 10 ㎛, 약 11 ㎛, 약 12 ㎛, 약 13 ㎛, 약 14 ㎛, 약 15 ㎛, 약 16 ㎛, 약 17 ㎛, 약 18 ㎛, 약 19 ㎛, 약 20 ㎛, 약 25 ㎛, 약 30 ㎛, 약 35 ㎛, 약 40 ㎛, 약 45 ㎛, 약 50 ㎛, 약 60 ㎛, 약 70 ㎛, 약 80 ㎛, 약 90 ㎛, 약 100 ㎛, 또는 임의의 이들 두 값 사이를 포함할 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들은 규소로 구성될 수 있다. 규소 나노니들은 폴리뉴클레오티드와 나노니들의 접합을 돕기 위해 다양한 물질로 코팅될 수 있다. 다양한 구현예에서, 나노니들은 금 원자로 코팅된다. 금 나노입자 코팅은 고유한 표면, 화학적 불활성, 높은 전자 밀도 및 강한 광 흡수로 인해 생물학적 분자를 부착하는 데 유용하다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들은 핵산을 나노니들에 접합시키는 데 적합한 다른 물질로 코팅되거나 그것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 나노니들은 Langmuir-Bodgett 필름, 기능화된 유리, 게르마늄, PTFE, 폴리스티렌, 갈륨 비소, 은, 멤브레인, 나일론, PVP, 규소 산화물, 금속 산화물, 세라믹 또는 표면 상에 도입된 예를 들어, 아미노, 카르복실, Diels-Alder 반응물, 티올 또는 하이드록실과 같은 작용기를 가질 수 있는 당업계에 알려진 임의의 다른 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 나노니들의 방해 없이 핵산의 부착 및 표적 분자와의 상호작용을 허용한다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 폴리뉴클레오티드는 다양한 방식으로 나노니들에 부착될 수 있다. 다양한 구현예에서, 폴리뉴클레오티드는 공유 결합을 통해 나노니들에 접합된다. 다양한 구현예에서, 티올 (SH) 개질제는 폴리뉴클레오티드의 말단에 부착된다. 티올 (SH) 개질제는 다양한 표면에 폴리뉴클레오티드의 공유 부착을 가능하게 한다. SH-개질제는 폴리뉴클레오티드의 5' 말단 또는 3' 말단에 배치될 수 있다 (폴리뉴클레오티드 110/210 상의 5' 및 3' 말단의 상대적 위치는 도 2 참조). SH-개질제는 금 나노입자를 포함한 다양한 표면과의 공유 결합을 허용한다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 폴리뉴클레오티드는 아비딘/비오틴 커플링 화학을 사용하여 나노니들에 커플링될 수 있다. 다양한 구현예에서, 아비딘은 정전기적 상호작용을 통해 나노니들에 고정될 수 있으며 (나노니들은 규소와 같은 음으로 하전된 물질로 구성될 수 있음), 그러면 복합 비오틴화된 뉴클레오티드가 고정된 아비딘에 고정될 수 있다. 다양한 구현예에서, 비오틴화된 폴리뉴클레오티드는 비오틴아미도카프로에이트 N-하이드록시석신이미드 에스테르 (BCHS) 를 5' 아미노 기를 함유하는 개질된 폴리뉴클레오티드에 커플링함으로써 제조된다. BCHS 유도체는 폴리뉴클레오티드의 5' 말단과 비오틴 모이어티 사이에 6 개의 탄소 스페이서를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 스페이서는 다른 뉴클레오티드와 혼성화하는데 있어 좀더 구조적 유연성을 갖는 올리고뉴클레오티드를 제공하는 것으로 생각된다. 아비딘은 예를 들어, 물리적 흡착에 의해 실리카 표면에 고정될 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 폴리뉴클레오티드는 매개 링커 분자를 통해 나노니들에 부착될 수 있다. 매개체 링커는 앱타머를 나노니들 상의 결합 입자에 연결하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 매개체 링커는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 폴리에틸렌이민 (PEI) 일 수 있다. 다양한 구현예에 따르면, PEG 또는 PEI 링커는 나노니들의 표면을 코팅하는 금 나노입자에 폴리뉴클레오티드를 연결하기 위한 링커로서 사용될 수 있도록 티올화된다. 매개체 링커는 비특이적 상호작용을 감소시키고 접합체의 생체적합성 및 안정성을 증가시키는 기능을 할 수 있다. PEG 및 PEI 와 같은 매개 링커는 페이로드의 친수성을 증가시킬 수도 있다. 다양한 구현예에서, PEG 또는 PEI 와 같은 매개 링커는 쉽게 용해되지 않는 매우 소수성인 페이로드 또는 매우 불규칙한 형태의 페이로드에 사용될 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들은 도 1a-d 에 도시된 바와 같이 결합 입자 (예를 들어, 금 나노입자) (결합 입자 (170)) 로 코팅될 수 있다. 다양한 구현예에서, 금-코팅된 나노니들은 또한 항체에 접합될 수 있다. 금 원자에 항체를 부착하기 위해 물리적 및 화학적 상호작용이 사용된다. 항체와 금 원자 사이의 물리적 상호작용은, 예를 들어 하기를 포함하는 다양한 현상에 따라 달라질 수 있다: (a) 음으로 하전된 금과 양으로 하전된 항체 사이의 이온성 인력, (b) 항체와 금 표면 사이의 소수성 인력, 및 (c) 금 전도성 전자와 항체의 아미노산 황 원자 사이의 여격 결합. 항체와 금 나노입자 사이의 화학적 상호작용은, 예를 들어 (i) 티올 유도체를 통한 화학흡착, (ii) 이작용성 링커 사용을 통함, 및 (ii) 스트렙타비딘 및 비오틴과 같은 어댑터 분자의 사용을 통함과 같은 다양한 방법으로 달성될 수 있다. 항체의 접합은 공유 및/또는 비-공유 방법을 포함할 수 있다.

도 1a-1d 를 참조하여 상기 논의된 바와 같이, 폴리뉴클레오티드 (110) 는 적어도 하나의 앱타머 (120) 및 적어도 하나의 올리고뉴클레오티드 (130) 로 구성될 수 있다. 앱타머 및 올리고뉴클레오티드는 나노니들 (100) 에 접합되도록 임의의 순서로 배열될 수 있다. 다양한 구현예에서, 앱타머의 5' 말단은 나노니들 (100) 에 접합될 수 있고, 앱타머의 3' 말단은 올리고뉴클레오티드의 5' 말단에 부착된다 (예를 들어, 도 2 의 폴리뉴클레오티드 (210) 참조). 다양한 구현예에 따르면, 앱타머의 3' 말단은 나노니들에 접합될 수 있고, 앱타머의 5' 말단은 올리고뉴클레오티드의 3' 말단에 융합된다. 다양한 구현예에서, 올리고뉴클레오티드는 한쪽 말단에서 나노니들에 접합되고 다른쪽 말단에서 앱타머에 접합될 수 있다. 접합은 혼성화하는 핵산 주형 능력 또는 후속 PCR 증폭에 영향을 미치지 않는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 기술은 통상적이고 당분야에 잘 공지되어 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따라 논의된 것과 같은 앱타머는 특정 표적 분자에 결합하도록 디자인될 수 있다. 일반적으로, 앱타머는 핵산으로 구성된 거대분자이다. 전형적인 핵산으로서, 특정 앱타머는 뉴클레오티드의 선형 서열 (A, U 또는 T, C 및 G) 로 기술될 수 있다. 앱타머는 RNA 또는 DNA 로 구성될 수 있다. 앱타머의 길이에는 물리적인 제한이 없다. 앱타머의 길이를 늘리면 앱타머 자체의 안정성을 높일 수 있다. 앱타머의 모양은 표적 분자의 표면에 단단히 결합하는 능력에 기여할 수 있다. 뉴클레오티드 서열에 대한 가능성 중에 엄청난 범위의 분자 모양이 존재하기 때문에, 광범위한 어레이의 분자 표적에 대해 앱타머를 얻을 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 세포에 존재하는 분자에 결합할 수 있는 앱타머가 제공될 수 있다. 이러한 분자는 페이로드가 전달되는 세포 유형에 따라 달라질 수 있다. 다양한 구현예에서, 앱타머는 아데노신 트리포스페이트 (ATP) 에 결합할 수 있다. ATP 는 세포 내부에 풍부하기 때문에, 일단 페이로드가 세포로 전달되면, 다양한 구현예에서, ATP 는 앱타머에 결합하여 폴리뉴클레오티드의 형태를 변경하여 페이로드가 세포 내로 방출되도록 한다. 세포 내부에서 발견되는 다른 단백질이나 분자에도 결합하는 다른 앱타머를 디자인할 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에서, 앱타머는 GTP, AKT 또는 Ras 와 같은 분자를 인식한다. 폴리뉴클레오티드 상의 결합을 위한 페이로드와 경쟁하기 위해 세포 (또는 표적 세포기관) 내에 충분히 큰 농도로 존재하는 임의의 분자는 본원에 제공된 다양한 구현예에 따라 적합할 수 있다. 다양한 구현예에서, 세포 (또는 표적 세포기관) 에서 앱타머에 결합하는 분자의 농도는 약 0.01 mM, 약 0.5 mM, 약 0.1mM, 약 0.2 mM, 약 0.4 mM, 약 0.6 mM, 약 0.8 mM, 약 1 mM, 약 2 mM, 약 3 mM, 약 4 mM, 약 5 mM, 약 6 mM, 약 7 mM, 약 8 mM, 약 9 mM, 약 10 mM, 약 20 mM, 또는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위일 수 있다. 세포 내 표적의 상대적 풍부도와 앱타머에 대한 친화성은 페이로드 방출의 효율성에 영향을 미칠 수 있다. 다양한 구현예에서, 돌연변이가 앱타머에 도입될 수 있으며, 이는 표적 분자에 대한 친화성을 증가 또는 감소시킨다.

본원에 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 하나 초과의 유형의 폴리뉴클레오티드가 나노니들에 접합된다. 다양한 구현예에서, 나노니들은 한 번에 하나 초과의 페이로드를 세포에 전달할 수 있다. 이것은 예를 들어 나노니들에 부착된 하나 초과의 유형의 폴리뉴클레오티드 (즉, 고유한 올리고뉴클레오티드 서열을 갖는 2 개의 펩티드) 를 가짐으로써 달성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 2 개의 고유한 폴리뉴클레오티드는 2 개의 고유한 앱타머 및 2 개의 고유한 올리고뉴클레오티드를 함유한다. 다양한 구현예에서, 2 개의 고유한 폴리뉴클레오티드는 2 개의 고유한 올리고뉴클레오티드 그러나 동일한 앱타머를 함유한다. 나노니들에 접합될 특정 수의 고유한 폴리뉴클레오티드에 제한이 없고 세포에 전달될 특정 수의 별개의 페이로드에 제한되지 않는다. 다양한 구현예에서, 약 2, 약 3, 약 4, 약 5, 약 6, 약 8, 또는 약 10 개의 고유한 폴리뉴클레오티드 서열, 또는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위가 제공된다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 올리고뉴클레오티드(들) 은 또한 가변 길이의 것일 수 있다. 다양한 구현예에 따르면, 올리고뉴클레오티드는 길이가 적어도 10 개의 뉴클레오티드일 수 있다. 다양한 구현예에 따르면, 올리고뉴클레오티드는 길이가 적어도 8 개의 뉴클레오티드 (nt) 일 수 있다. 다양한 구현예에서, 올리고뉴클레오티드의 길이는 약 4 nt, 약 5 nt, 약 6 nt, 약 7 nt, 약 8 nt, 약 9 nt, 약 10 nt, 약 11 nt, 약 12 nt, 약 13 nt, 약 14 nt, 약 15 nt, 약 16 nt, 약 17 nt, 약 18 nt, 약 19 nt, 약 20 nt, 약 21 nt, 약 22 nt, 약 23 nt, 약 24 nt, 약 25 nt, 약 26 nt, 약 27 nt, 약 28 nt, 약 29 nt, 약 30 nt, 약 35 nt, 약 40 nt, 약 45 nt, 약 50 nt, 약 55 nt, 약 60 nt, 약 65 nt, 약 70 nt, 약 75 nt, 약 80 nt, 약 85 nt, 약 90 nt, 약 95 nt, 약 100 nt, 또는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위일 수 있다. 올리고뉴클레오티드는 DNA 또는 RNA 로 구성될 수 있다. 올리고뉴클레오티드는 페이로드에서 발견되는 뉴클레오티드 서열에 대해 100% 상보적일 필요는 없다. 다양한 구현예에서, 올리고뉴클레오티드는 페이로드가 세포에 페이로드를 전달하기에 충분한 강도로 폴리뉴클레오티드와 혼성화되도록 페이로드에서 발견되는 염기에 상보적인 충분한 수의 염기를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드 상의 상보적 염기에 상응하는 올리고뉴클레오티드 상의 뉴클레오티드 염기의 백분율은 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 100%, 또는 임의의 두 값 사이의 범위이다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 페이로드는 뉴클레오티드 기반 분자일 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에서, 페이로드는 DNA 또는 RNA, 예를 들어 바이러스 DNA 또는 RNA 입자로 구성된다. 다양한 구현예에서, 페이로드의 일부는 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화되도록 올리고뉴클레오티드에 상보적인 서열을 포함한다. 페이로드가 세포에 전달하기에 충분한 강도로 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 한, 페이로드가 올리고뉴클레오티드에 대해 100% 상보적일 필요는 없다. 예를 들어, 페이로드의 8-12 개 뉴클레오티드는 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드 길이는 약 4 nt, 약 5 nt, 약 6 nt, 약 7 nt, 약 8 nt, 약 9 nt, 약 10 nt, 약 11 nt, 약 12 nt, 약 13 nt, 약 14 nt, 약 15 nt, 약 16 nt, 약 17 nt, 약 18 nt, 약 19 nt, 약 20 nt, 약 21 nt, 약 22 nt, 약 23 nt, 약 24 nt, 약 25 nt, 약 26 nt, 약 27 nt, 약 28 nt, 약 29 nt, 약 30 nt, 약 35 nt, 약 40 nt, 약 45 nt, 약 50 nt, 약 55 nt, 약 60 nt, 약 65 nt, 약 70 nt, 약 75 nt, 약 80 nt, 약 85 nt, 약 90 nt, 약 95 nt, 또는 약 100 nt, 또는 올리고뉴클레오티드와 혼성화 (상보적인) 할 수 있는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위일 수 있다. 올리고뉴클레오티드와 혼성화되는 페이로드의 뉴클레오티드는 페이로드가 세포에 전달하기에 충분한 강도로 혼성화할 수 있는 한, 뉴클레오티드 기반 페이로드 (3' 말단, 5' 말단 또는 그 사이의 어느 위치) 상의 어디에나 존재할 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 환형 뉴클레오티드 서열일 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 선형 뉴클레오티드 서열일 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 단일 가닥 뉴클레오티드이다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 환형 DNA (즉, 플라스미드) 이다. 페이로드는 또한 선형 DNA 일 수도 있다. 페이로드는 또한 하이브리드 DNA-RNA 분자일 수도 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 임의의 유형의 세포에 대한 임의의 종류의 페이로드가 본원에 제공된 다양한 구현예를 사용하여 전달될 수 있다. 다양한 구현예에서, 단백질, 펩티드, 대사산물, 바이러스, 캡시드 나노입자, 막 불투과성 약물, 외인성 세포기관, 분자 프로브, 나노장치 및 나노입자는 모두 세포내 전달을 위한 잠재적인 페이로드이다. 이러한 분자가 "뉴클레오티드-기반" 이 아닌 경우 (즉, DNA 또는 RNA 로 구성되지 않음), 페이로드는 올리고뉴클레오티드 가닥에 상보적인 염기를 사용하여 짧은 뉴클레오티드 서열에 접합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 짧은 뉴클레오티드 서열 길이는 약 4 nt, 약 5 nt, 약 6 nt, 약 7 nt, 약 8 nt, 약 9 nt, 약 10 nt, 약 11 nt, 약 12 nt, 약 13 nt, 약 14 nt, 약 15 nt, 약 16 nt, 약 17 nt, 약 18 nt, 약 19 nt, 약 20 nt, 약 21 nt, 약 22 nt, 약 23 nt, 약 24 nt, 약 25 nt, 약 26 nt, 약 27 nt, 약 28 nt, 약 29 nt, 약 30 nt, 약 35 nt, 약 40 nt, 약 45 nt, 약 50 nt, 약 55 nt, 약 60 nt, 약 65 nt, 약 70 nt, 약 75 nt, 약 80 nt, 약 85 nt, 약 90 nt, 약 95 nt, 또는 약 100 nt, 또는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위일 수 있다.

본원에 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 억제 항체 및 자극 전사 인자와 같은 살아있는 세포로 단백질 생물학적 제제를 전신 전달하기 위한 방법, 칩 및 시스템이 제공된다. 다양한 구현예에서, DNA 침묵을 위한 방법, 칩 및 시스템이 제공된다. 예를 들어, 페이로드는 siRNA, HDAC 억제제, DNA 메틸트랜스퍼라제 억제제, 또는 유전자 발현을 증가 또는 감소시킬 수 있는 다른 분자를 포함할 수 있을 것이다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 단백질 (예컨대 항체 또는 효소) 또는 특정 세포내 신호 전달 경로를 억제하거나 향상시킬 수 있는 소분자 약물이다. 다양한 구현예에서, 세포 내에서 물리적 및 화학적 특성을 측정하기 위한 나노장치, 센서 및 프로브의 세포내 전달을 위한 방법, 칩 및 시스템이 제공된다. 다양한 구현예에서, 프로브는 나노플라즈몬 광학 스위치, 탄소 나노튜브 및 양자점과 같은 기능성 물질로부터 생성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 본원에 제공된 방법, 칩 및 시스템은 특정 기능의 효능 (예를 들어, 줄기 세포로의 세포 재프로그래밍) 에 필수적인 단백질을 전달하는 데 사용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 Oct4 및 Sox2 와 같은 전사 인자이다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 전사 인자를 핵으로 직접 전달한다. 이러한 전달은 세포를 유도된 다능성 줄기 세포 (iPS 세포) 로 재프로그래밍하는 효율성을 증가시킬 수 있다. 단백질의 전달은 특정 상황에서, 재프로그래밍의 효율성을 실제로 제한할 수 있는 단백질의 전사/번역을 방지하기 위해 필요할 수 있다. 다양한 구현예에서, 본원에 제공된 방법, 칩 및 시스템은 비정상적인 표현형을 만드는 돌연변이된 또는 비-기능적 세포질 단백질을 갖는 세포에 단백질을 직접 전달하는 것을 포함할 수 있다 (예를 들어, 기능적 Ras 분자를 우세한 음성 Ras 를 갖는 세포 유형에 부가함).

본원에 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 페이로드는 세포의 게놈에 안정적으로 통합할 수 있는 유전 물질을 포함한다. 다양한 구현예에서, CRISPR 기반 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에서, 페이로드는 gRNA 의 임의의 20 개 뉴클레오티드에 상보적인 표적 DNA 부위의 절단을 매개하기 위해 세포 내부에서 Cas 단백질 (예를 들어, Cas9, Cas 12, Cas13a 또는 임의의 다른 Cas 분자) 과 복합체를 형성할 수 있는 (CRISPR-CAS 시스템) crRNA 및 tracrRNA 로 구성된 gRNA 분자이다. 다양한 구현예에서, 이 gRNA 는 Cas 발현 세포로 전달된다. 다양한 구현예에서, Cas 발현 세포는 먼저 예를 들어 Cas 또는 Cas 유사체 또는 유도체를 발현하는 렌티바이러스 벡터로 세포를 먼저 트랜스펙션시킴으로써 생성된다. 다양한 구현예에서, Cas 는 다양한 구현예에 따라 세포에 전달될 수 있으며, 여기서 Cas 단백질 (또는 Cas 를 발현하는 플라스미드) 은 페이로드이다. 다양한 구현예에서, Cas 를 발현하기 위한 유전자 및 gRNA 를 발현하기 위한 유전자는 단일 벡터에 배치된다. 다양한 구현예에서, Cas 유전자 및 gRNA 유전자는 2 개의 상이한 프로모터의 제어 하에 배치된다. 다양한 구현예에 따르면, 적어도 2 개의 고유한 폴리뉴클레오티드가 나노니들에 접합된다: gRNA 와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함하는 제 1 폴리뉴클레오티드, 및 Cas 또는 Cas 유사체 또는 유도체와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함하는 제 2 폴리뉴클레오티드. 다양한 구현예에 따르면, 제 3 의 고유한 폴리뉴클레오티드는 나노니들에 접합될 수 있으며, 이는 CRISPR-CAS 시스템을 사용하여 세포의 게놈 내로 삽입하기 위해 공여자 DNA 조각과 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다.

다른 게놈-편집 기술은 또한 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따라 세포에 전달될 수 있다. 예를 들어, 전사 활성화제-유사 이펙터 뉴클레아제 (TALEN) 또는 징크 핑거 뉴클레아제는 페이로드로서 세포에 전달될 수 있다. TALEN 과 징크 핑거 뉴클레아제는 모두 특정 DNA 서열을 인식하고 DNA 절단 및 후속 게놈 편집을 유도할 수 있는 단백질이다. TALEN 또는 징크-핑거 뉴클레아제는 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유한 DNA 서열에 접합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 적어도 2 개의 고유한 폴리뉴클레오티드가 제공된다: 1) 정확한 서열에서 세포의 게놈 DNA 를 절단하기 위해 TALEN 또는 징크-핑거 뉴클레아제 단백질에 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함하는 제 1 폴리뉴클레오티드; 및 2) 세포의 게놈으로의 삽입을 위해 공여자 DNA 조각에 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함하는 제 2 폴리뉴클레오티드. 다양한 구현예에서, 두 폴리뉴클레오티드는 동일한 나노니들에 접합될 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 유전자 발현 중의 일시적 변화가 바람직할 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에서, 페이로드는 세포 치료제 제조를 위한 생체 외 분화를 가능하게 하는 유전 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 일단 원하는 세포 유형이 만들어져 환자에게 배치되면 유전 물질의 발현이 치료 적용에 더 이상 필요하지 않을 수 있으며 심지어 부작용이 있을 수도 있다. 이러한 경우, 유전자 발현 중의 일시적 변화가 적절할 수 있다. 다양한 구현예에서, 페이로드는 표적 세포에서 일시적으로 발현되지만 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합되지 않는 유전 물질로 구성될 수 있다.

본원에서 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 임의의 세포-유형에 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에서 표적 세포는 면역 세포 (예를 들어, B-세포 또는 T-세포) 이다. 다양한 구현예에서, 표적 세포는 줄기 세포 (예를 들어, 조혈 줄기 세포, 배아 줄기 세포, 유도된 다능성 줄기 세포) 이다. 표적 세포는 특정 세포 유형 또는 유기체에 제한되지 않는다. 세포는 예를 들어, 진핵 또는 원핵; 식물 또는 동물 또는 박테리아 세포일 수 있다. 세포 유형은 또한 조작에 사용된 세포주, 예를 들어 HeLa, 293s, 암/형질전환된 세포 및 1 차 세포 (임의의 장기-유래 세포 유형이 사용될 수 있음) 일 수 있다. 세포는 또한 예를 들어, 드로소필라 (Drosophila), C. 엘레간스 (C. elegans), 제브라피쉬 (zebrafish), 제노퍼스 (xenopus) 및 효모와 같은 모델 유기체에서 유래될 수 있다. 세포는 또한 예를 들어 아라비돕시스 (Arabidopsis) 와 같은 다른 식물 모델 유기체로부터 유래될 수 있다.

본원에 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 는 세포-기반 요법을 위한 확장가능 시스템을 제공할 수 있다. 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 암 치료를 위해 자가-재생 조혈 줄기 세포 및 T 세포에 유전 물질을 전달하기 위한 방법, 칩 및 시스템이 제공될 수 있다. 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 방법, 칩 및 시스템은 생체 외 세포-기반 유전자 요법, 예컨대 CAR-T 세포 요법, 면역요법, 면역요법을 위한 자가-재생 조혈 줄기 세포 및 T 세포를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 조혈 줄기 세포에서는, 생체 외 유전자 요법은 복합 면역결핍 (SCID) -X1, Wiskott-Aldrich 증후군 및 β-탈라세미아와 같은 단일원성 질환의 돌연변이를 교정하는 데 사용할 수 있다. T 세포의 경우, 종양 표적에 대한 새로운 기능은 특정 T 세포 수용체 및 키메라 항원 수용체의 유도 발현에 이어 입양 세포 전달에 의해 생체 외 지시될 수 있다. 다양한 구현예에서, 고체 조직은 또한 본원에 제공된 방법, 칩 및 시스템을 생체 외 사용하여 조작될 수 있다. 예를 들어, 본원에 제공된 다양한 방법, 칩 및 시스템 구현예는 표피 줄기 세포, 뼈, 비장, 폐, 결장 또는 임의의 다른 고형 조직 세포 유형의 생체 외 형질도입을 통해, 조직 공학을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 사이토카인의 유도된 분비 또는 프로그램된 약물 내성 및 안전성 스위치는 생체 외 조작에 의해 이들 세포 유형으로 조작될 수 있다.

본원에 제공된 다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 는 농업 기반 방법에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 제공된 다양한 방법, 칩 및 시스템 구현예는 식물 기능의 기초가 되는 분자 메커니즘을 연구하고 질병과 싸우며 식물 생산성을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 식물의 유전 공학은 빠르게 성장하는 분야가 되어, 식물의 게놈을 조작하면 식물 번식, 식물의 안정성, 유해한 바이러스/박테리아에 대한 내성과 같은 영역을 향상시킬 수 있다. CRISPR/Cas 시스템은 벼의 식물 높이를 변경하고 식물의 크기를 늘리기 위해 대두 식물에 유전자 내 돌연변이를 도입하는 등 다양한 결과를 생성하기 위해 전달될 수 있다. 이러한 페이로드를 전달하는 것은 정의상 침투하기 어려운 세포벽을 가지고 있기 때문에 식물 세포에서 때때로 더 어렵다. 본원의 다양한 구현예에 의해 제공되는 나노니들-앱타머 기반 접근법을 사용하면 세포벽을 가로 질러 더 높은 효율로 페이로드를 전달할 수 있다.

다양한 구현예에서, 나노니들 및 폴리뉴클레오티드를 제공하는 것을 포함하는 페이로드를 세포에 전달하는 방법이 제공된다. 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합할 수 있다. 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 방법은 페이로드와 접촉하도록 배치되도록 설계 및 구성되도록 나노니들을 배향시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 세포를 수용하도록 설계 및 구성되는 웰의 내부 용적에 나노니들을 삽입하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 나노니들은 세포에 삽입될 때, 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출되어 세포로 전달되도록 설계 및 구성된다.

다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 나노니들이 페이로드를 전달하기 위해 세포 내로 삽입될 수 있도록 세포를 고정하기 위해 웰이 제공될 수 있다. 웰은 단일 셀을 수용할 수 있는 한 임의의 크기, 모양 또는 재료가 될 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 세포가 웰에 부착되도록 하는 물질 (예를 들어, 폴리-리신) 으로 코팅될 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 파티션일 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 챔버일 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 미세유체 챔버일 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 튜브이다. 다양한 구현예에서, 웰은 마이크로어레이일 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 레인 (예를 들어, 플로우 셀 상의 레인) 일 수 있다. 다양한 구현예에서, 웰은 세포-포획 장치 (예를 들어, 유전영동을 통해) 일 수 있다. 다양한 구현예에서, 복수의 웰이 마이크로플레이트 상에 배열될 수 있다.

상기 논의되는 바와 같이, 본원에 제공된 방법, 칩 및 시스템의 모든 이전 및 후속 구현예에서, 예를 들어, 나노니들 및 관련 물질, 웰 특징 및 웰 유형, 칩 특징 및 칩 유형, 폴리뉴클레오티드 및 상응하는 부착 및 커플링 특징, 나노니들 코팅, 앱타머, 올리고뉴클레오티드, 페이로드 및 페이로드 유형 및 (예를 들어, 세포) 표적하는 페이로드 전달 기술, 세포 특징 및 세포 유형, 확장가능한 시스템, 및 농업 적용과 관련된 본원에 논의된 모든 특징은 본원에 기재된 임의의 및 모든 구현예 (예를 들어, 본원에 제공된 임의의 및 모든 방법, 칩 및 시스템 구현예 포함) 에 적용한다.

다양한 구현예에 따르면, 페이로드를 세포에 전달하는 칩 (260) 이 예를 들어, 도 2 에 예시된 바와 같이 제공된다. 칩 (260) 은 폴리뉴클레오티드 (또는 도시된 바와 같은 복수의 폴리뉴클레오티드 (210)) 를 수용하도록 구성된 나노니들 (또는 도시된 바와 같은 복수의 나노니들 (200)) 를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 나노니들은 연관된 폴리뉴클레오티드를 수용하도록 구성된다. 게다가, 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머 (220) 를 포함할 수 있다. 게다가, 각각의 폴리뉴클레오티드 (210) 의 제 1 말단은 연관된 나노니들 (200) 에 접합할 수 있다. 추가로, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드 (240) 와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드 (230) 를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 칩은 단일 나노니들을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 칩 (260) 은 나노니들 (또는 도시된 바와 같은 복수의 나노니들) 이 부착되는 고체 지지체 (270) 를 포함할 수 있다.

다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 칩은 니들 또는 복수의 나노니들을 부착할 고체 지지체 (270) 를 제공할 수 있는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 다양한 구현예에서, 칩은 규소로 만들어진다. 다양한 구현예에서, 칩은 유리로 만들어진다. 다양한 구현예에서, 칩은 중합체로 구성된다. 다양한 구현예에서, 칩은 하나 초과의 물질로 구성된다.

다양한 구현예 (예를 들어, 방법, 칩 및 시스템 구현예) 에 따르면, 복수의 나노니들이 칩에 부착된다. 다양한 구현예에서, 약 5, 약 10, 약 15, 약 20, 약 25, 약 30, 약 35, 약 40, 약 45, 약 50, 약 55, 약 60, 약 65, 약 70, 약 75, 약 80, 약 85, 약 90, 약 95, 약 100, 약 200, 약 300, 약 400, 약 500, 약 600, 약 700, 약 800, 약 900, 약 1000, 약 1100, 약 1200, 약 1300, 약 1400, 약 1500, 약 1600, 약 1700, 약 1800, 약 1900, 약 2000, 약 2100, 약 2200, 약 2300, 약 2400, 약 2500, 약 2600, 약 2700, 약 2800, 약 2900, 약 3000, 약 3100, 약 3200, 약 3300, 약 3400, 약 3500, 약 3600, 약 3700, 약 3800, 약 3900, 약 4000, 약 4100, 약 4200, 약 4300, 약 4400, 약 4500, 약 4600, 약 4700, 약 4800, 약 4900, 약 5000, 약 5100, 약 5200, 약 5300, 약 5400, 약 5500, 약 5600, 약 5700, 약 5800, 약 5900, 약 6000, 약 6100, 약 6200, 약 6300, 약 6400, 약 6500, 약 6600, 약 6700, 약 6800, 약 6900, 약 7000, 약 7100, 약 7200, 약 7300, 약 7400, 약 7500, 약 7600, 약 7700, 약 7800, 약 7900, 약 8000, 약 8100, 약 8200, 약 8300, 약 8400, 약 8500, 약 8600, 약 8700, 약 8900, 약 9000, 약 9100, 약 9200, 약 9300, 약 9400, 약 9500, 약 9600, 약 9700, 약 9800, 약, 9900, 약 10000, 약 1 백만, 약 2 백만, 약 3 백만, 약 4 백만 또는 약 5 백만 개의 나노니들, 또는 임의의 2 개의 이들 값 사이의 범위의 나노니들이 있고, 칩에 부착된다.

다양한 구현예에 따르면, 페이로드를 세포에 전달하는 시스템이 도 3 에 예시된 바와 같이 제공된다. 시스템은 복수의 나노니들 (300), 및 복수의 폴리뉴클레오티드 (310) 를 포함할 수 있다. 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함할 수 있다 (도 1a-1d 와 관련된 상기 논의 참조). 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 복수의 나노니들 중 연관된 하나에 접합될 수 있다. 더욱이, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다 (도 1a-1d 와 관련된 상기 논의 참조). 시스템은 복수의 웰 (320) 을 추가로 포함할 수 있으며, 각각의 웰은 복수의 나노니들 중 각각의 하나에 의해 관통될 세포 (330) 를 수용하도록 구성될 수 있다. 시스템은 복수의 나노니들을 복수의 웰의 정의된 범위 내로 이동시키도록 구성될 수 있는 주입 장치 (340) 를 더 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 시스템은 단일 나노니들 및 단일 웰을 포함할 수 있다. 나노니들, 또는 복수의 나노니들은 주입 장치 (340) 내에 또는 그 위에 수용될 수 있다. 예를 들어, 도 3 에 도시된 바와 같이, 복수의 나노니들 (300) 이 주입 장치 (340) 상에 제공된다.

상기 논의되는 바와 같이, 본원에 제공된 방법, 칩 및 시스템의 모든 구현예에서, 예를 들어, 나노니들 및 관련 물질, 웰 특징 및 웰 유형, 칩 특징 및 칩 유형, 폴리뉴클레오티드 및 상응하는 부착 및 커플링 특징, 나노니들 코팅, 앱타머, 올리고뉴클레오티드, 페이로드 및 페이로드 유형 및 (예를 들어, 세포) 표적하는 페이로드 전달 기술, 세포 특징 및 세포 유형, 확장가능한 시스템, 및 농업 적용과 관련된 본원에 논의된 모든 특징은 본원에 기재된 임의의 및 모든 구현예 (예를 들어, 본원에 제공된 임의의 및 모든 방법, 칩 및 시스템 구현예 포함) 에 적용한다.

본 발명의 특정 구현예 및 적용이 본 명세서에서 설명되어 있으나, 이들 구현예 및 적용은 단지 예시적이며, 많은 변형들이 가능하다.

구현예의 열거

구현예 1. 나노니들 및 폴리뉴클레오티드를 제공하는 단계 (여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고, 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합되고, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함); 페이로드를 폴리뉴클레오티드와 접촉시키는 단계 (여기서 페이로드는 올리고뉴클레오티드 서열에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 함유함); 및 나노니들을 세포에 삽입하는 단계 (여기서 나노니들을 세포에 삽입하면 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출됨) 를 포함하는 세포에 페이로드를 전달하는 방법.

구현예 2. 구현예 1 에 있어서, 나노니들이 금 원자로 코팅되는 방법.

구현예 3. 구현예 2 에 있어서, 티올 기가 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단에 부착되고, 폴리뉴클레오티드가 금 원자 코팅된 나노니들에 티올화되는 방법.

구현예 4. 이전 구현예 중 어느 하나에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 방법.

구현예 5. 이전 구현예 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 방법.

구현예 6. 구현예 5 에 있어서, 페이로드가 DNA 를 포함하는 방법.

구현예 7. 구현예 5 에 있어서, 페이로드가 RNA 를 포함하는 방법.

구현예 8. 구현예 5 에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 방법.

구현예 9. 구현예 5 에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 방법.

구현예 10. 이전 구현예 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 방법.

구현예 11. 구현예 10 에 있어서, 페이로드가 siRNA 로 구성되는 방법.

구현예 12. 이전 구현예 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 방법.

구현예 13. 이전 구현예 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 방법.

구현예 14. 구현예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 환형인 방법.

구현예 15. 구현예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 선형 뉴클레오티드 서열인 방법.

구현예 16. 구현예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단일 가닥인 방법.

구현예 17. 구현예 7 에 있어서, 페이로드가 RNA 플라스미드인 방법.

구현예 18. 구현예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질인 방법.

구현예 19. 구현예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 소분자인 방법.

구현예 20. 구현예 18 또는 19 에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 방법.

구현예 21. 나노니들 및 폴리뉴클레오티드를 제공하는 단계 (여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고, 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합되고, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함); 페이로드와 접촉하게 배치되도록 구성되도록 나노니들을 배향시키는 단계; 및 세포를 수용하도록 구성되는 웰의 내부 용적에 나노니들을 삽입하는 단계 (여기서 나노니들을 세포에 삽입하면 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출되도록 구성됨) 를 포함하는 세포에 페이로드를 전달하는 방법.

구현예 22. 구현예 21 에 있어서, 나노니들이 금 원자로 코팅되는 방법.

구현예 23. 구현예 22 에 있어서, 티올 기가 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단에 부착되고, 폴리뉴클레오티드가 금 원자 코팅된 나노니들에 티올화되는 방법.

구현예 24. 구현예 21 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 방법.

구현예 25. 구현예 21 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 방법.

구현예 26. 구현예 25 에 있어서, 페이로드가 DNA 로 구성되는 방법.

구현예 27. 구현예 25 에 있어서, 페이로드가 RNA 로 구성되는 방법.

구현예 28. 구현예 25 에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 방법.

구현예 29. 구현예 25 에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 방법.

구현예 30. 구현예 21 내지 29 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 방법.

구현예 31. 구현예 30 에 있어서, 페이로드가 siRNA 로 구성되는 방법.

구현예 32. 구현예 21 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 방법.

구현예 33. 구현예 21 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 방법.

구현예 34. 구현예 21 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 환형인 방법.

구현예 35. 구현예 21 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 선형 뉴클레오티드 서열인 방법.

구현예 36. 구현예 21 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단일 가닥인 방법.

구현예 37. 구현예 27 에 있어서, 페이로드가 RNA 플라스미드인 방법.

구현예 38. 구현예 21 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질인 방법.

구현예 39. 구현예 21 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 소분자인 방법.

구현예 40. 구현예 38 또는 39 에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 방법.

구현예 41. 복수의 나노니들 및 복수의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 세포에 복수의 분자를 포함하는 페이로드를 전달하기 위한 칩으로서, 여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고, 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합되고, 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드의 복수의 분자 중 하나와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함하는 칩.

구현예 42. 구현예 41 에 있어서, 칩이 규소로 구성되는 칩.

구현예 43. 구현예 41 에 있어서, 나노니들이 금 원자로 코팅되는 칩.

구현예 44. 구현예 43 에 있어서, 티올 기가 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단에 부착되고, 폴리뉴클레오티드가 금 원자 코팅된 나노니들에 티올화되는 칩.

구현예 45. 구현예 41 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 칩.

구현예 46. 구현예 41 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 칩.

구현예 47. 구현예 46 에 있어서, 페이로드가 DNA 로 구성되는 칩.

구현예 48. 구현예 46 에 있어서, 페이로드가 RNA 로 구성되는 칩.

구현예 49. 구현예 46 에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 칩.

구현예 50. 구현예 46 에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 칩.

구현예 51. 구현예 41 내지 50 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 칩.

구현예 52. 구현예 51 에 있어서, 페이로드가 siRNA 로 구성되는 칩.

구현예 53. 구현예 41 내지 52 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 칩.

구현예 54. 구현예 41 내지 53 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 칩.

구현예 55. 구현예 41 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 환형인 칩.

구현예 56. 구현예 41 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 선형 뉴클레오티드 서열인 칩.

구현예 57. 구현예 41 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단일 가닥인 칩.

구현예 58. 구현예 48 에 있어서, 페이로드가 RNA 플라스미드인 칩.

구현예 59. 구현예 41 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질인 칩.

구현예 60. 구현예 41 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 소분자인 칩.

구현예 61. 구현예 59 또는 60 에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 칩.

구현예 62. 복수의 나노니들 및 복수의 폴리뉴클레오티드 (여기서 복수의 폴리뉴클레오티드 중 각각의 하나의 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고, 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 복수의 나노니들 중 하나에 접합되고, 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드의 복수의 분자 중 하나와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함); 복수의 웰; 및 복수의 웰 내에 복수의 나노니들을 이동시키도록 구성된 주입 장치를 포함하는, 세포에 복수의 분자를 포함하는 페이로드를 전달하기 위한 시스템.

구현예 63. 구현예 62 에 있어서, 나노니들이 금 원자로 코팅되는 시스템.

구현예 64. 구현예 63 에 있어서, 티올 기가 폴리뉴클레오티드의 5’ 말단에 부착되고, 폴리뉴클레오티드가 금 원자 코팅된 나노니들에 티올화되는 시스템.

구현예 65. 구현예 62 내지 64 중 어느 하나에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 시스템.

구현예 66. 구현예 62 내지 65 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 시스템.

구현예 67. 구현예 66 에 있어서, 페이로드가 DNA 로 구성되는 시스템.

구현예 68. 구현예 66 에 있어서, 페이로드가 RNA 로 구성되는 시스템.

구현예 69. 구현예 66 에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 시스템.

구현예 70. 구현예 66 에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 시스템.

구현예 71. 구현예 62 내지 70 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 시스템.

구현예 72. 구현예 71 에 있어서, 페이로드가 siRNA 로 구성되는 시스템.

구현예 73. 구현예 62 내지 72 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 시스템.

구현예 74. 구현예 62 내지 73 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 시스템.

구현예 75. 구현예 62 내지 74 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 환형인 시스템.

구현예 76. 구현예 62 내지 74 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 선형 뉴클레오티드 서열인 시스템.

구현예 77. 구현예 62 내지 74 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단일 가닥인 시스템.

구현예 78. 구현예 68 에 있어서, 페이로드가 RNA 플라스미드인 시스템.

구현예 79. 구현예 62 내지 65 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 단백질인 시스템.

구현예 80. 구현예 62 내지 65 중 어느 하나에 있어서, 페이로드가 소분자인 시스템.

구현예 81. 구현예 79 또는 80 에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 시스템.

구현예 82. 구현예 62 내지 81 중 어느 하나에 있어서, 복수의 웰 각각이 나노니들에 의해 관통될 세포를 수용하도록 구성되는 시스템.

구현예 83. 구현예 62 내지 82 중 어느 하나에 있어서, 주입 장치가 복수의 나노니들을 복수의 웰 내로 이동시키도록 구성되는 시스템.

Claims

하기 단계를 포함하는, 세포에 페이로드를 전달하는 방법:
a. 나노니들 및 폴리뉴클레오티드를 제공하는 단계
여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고,
폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합되고,
폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함;
b. 페이로드를 폴리뉴클레오티드와 접촉시키는 단계 (여기서 페이로드는 올리고뉴클레오티드 서열에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 함유함); 및
c. 나노니들을 세포에 삽입하는 단계 (여기서 나노니들을 세포에 삽입하면 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출됨).
제 1 항에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 단백질인 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 소분자인 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 전달 방법.
제 1 항에 있어서, 세포를 수용하도록 구성되는 웰의 내부 용적에 나노니들을 삽입하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 나노니들을 세포에 삽입하면 페이로드가 폴리뉴클레오티드로부터 방출되도록 나노니들이 구성되는 전달 방법.
하기를 포함하는, 세포에 페이로드를 전달하기 위한 칩:
고체 지지체, 및
고체 지지체에 부착되고 폴리뉴클레오티드를 수용하도록 구성되는 나노니들,
여기서 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고,
폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 나노니들에 접합될 수 있고,
폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드의 복수의 분자 중 하나와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함.
제 13 항에 있어서, 칩이 규소로 구성되는 칩.
제 13 항에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 단백질인 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 소분자인 칩.
제 13 항에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 칩.
제 13 항에 있어서, 고체 지지체에 부착된 복수의 나노니들을 추가로 포함하고, 복수의 나노니들 각각은 폴리뉴클레오티드를 수용하도록 구성되는 칩.
하기를 포함하는, 복수의 분자를 포함하는 페이로드를 세포에 전달하기 위한 시스템:
a. 복수의 나노니들 및 복수의 폴리뉴클레오티드,
여기서 복수의 폴리뉴클레오티드 중 각각의 하나의 각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 세포에 내인성인 분자를 결합할 수 있는 앱타머를 포함하고,
각각의 폴리뉴클레오티드의 제 1 말단은 복수의 나노니들 중 하나에 접합되고,
각각의 폴리뉴클레오티드의 제 2 말단은 페이로드의 복수의 분자 중 하나와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 포함함;
b. 복수의 웰; 및
c. 그 위에 복수의 나노니들을 수용하고, 복수의 웰 내에 복수의 나노니들을 이동시키도록 구성된 주입 장치.
제 25 항에 있어서, 앱타머가 아데노신 트리포스페이트에 결합할 수 있는 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 뉴클레오티드-기반 분자인 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 세포의 게놈 내로 안정적으로 통합될 수 있는 유전 물질을 포함하는 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 원하는 표적 단백질을 일시적으로 발현할 수 있는 유전 물질을 포함하는 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 표적 유전자의 발현을 억제하는 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 단백질을 기능적으로 억제할 수 있는 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 원하는 표적을 기능적으로 억제할 수 있는 단백질을 발현하는 유전 물질을 포함하는 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 단백질인 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 소분자인 시스템.
제 25 항에 있어서, 페이로드가 올리고뉴클레오티드와 혼성화할 수 있는 고유의 뉴클레오티드 서열에 접합되는 시스템.
제 25 항에 있어서, 복수의 웰 각각이 나노니들에 의해 관통될 세포를 수용하도록 구성되는 시스템.
제 25 항에 있어서, 주입 장치가 복수의 나노니들을 복수의 웰 내로 이동시키도록 구성되는 시스템.