Spherical nucleic acids (SNAs) are a class of nanomaterials with a structure defined by a radial distribution of densely packed, short DNA or RNA sequences around a nanoparticle core. This structure allows SNAs to rapidly enter mammalian cells, protects the displayed oligonucleotides from nuclease degradation, and enables co-delivery of other drug cargoes. Here, we investigate the biodistribution of liposomal spherical nucleic acid (LSNA) conjugates, SNA architectures formed from liposome templates and DNA modified with hydrophobic end groups (tails). We compared linear DNA with two types of LSNAs that differ only by the affinity of the modified DNA sequence for the liposome template. We use single-stranded DNA (ssDNA) terminated with either a low-affinity cholesterol tail (CHOL-LSNA) or a high-affinity diacylglycerol lipid tail (DPPE-LSNA). Both LSNA formulations, independent of DNA conjugation, reduce the inflammatory cytokine response to intravenously administered DNA. The difference in the affinity for the liposome template significantly affects DNA biodistribution. DNA from CHOL-LSNAs accumulates in greater amounts in the lungs than DNA from DPPE-LSNAs. In contrast, DNA from DPPE-LSNAs exhibits greater accumulation in the kidneys. Flow cytometry and fluorescence microscopy of tissue sections indicate that different cell populations-immune and nonimmune-sequester the DNA depending upon the chemical makeup of the LSNA. Taken together, these data suggest that the chemical structure of the LSNAs represents an opportunity to direct the biodistribution of nucleic acids to major tissues outside of the liver.

中文翻译：

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脂质体球形核酸的结构依赖性生物分布。

球形核酸（SNA）是一类纳米材料，其结构由围绕纳米颗粒核心的密集堆积的短DNA或RNA序列的径向分布定义。这种结构使SNA可以快速进入哺乳动物细胞，保护展示的寡核苷酸免受核酸酶降解，并可以共同递送其他药物。在这里，我们研究脂质体球形核酸（LSNA）缀合物的生物分布，由脂质体模板形成的SNA体系结构和经疏水端基（尾部）修饰的DNA。我们将线性DNA与两种类型的LSNA进行了比较，它们的区别仅在于修饰的DNA序列与脂质体模板的亲和力不同。我们使用以低亲和力胆固醇尾巴（CHOL-LSNA）或高亲和力二酰基甘油脂质尾巴（DPPE-LSNA）终止的单链DNA（ssDNA）。两种LSNA制剂均与DNA结合无关，可降低对静脉内给予DNA的炎症细胞因子的反应。对脂质体模板的亲和力差异显着影响DNA生物分布。与DPPE-LSNA的DNA相比，CHOL-LSNA的DNA在肺中的蓄积量更大。相反，来自DPPE-LSNA的DNA在肾脏中表现出更大的积累。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。降低对静脉内施用的DNA的炎症细胞因子反应。对脂质体模板的亲和力差异显着影响DNA生物分布。与DPPE-LSNA的DNA相比，CHOL-LSNA的DNA在肺中的蓄积量更大。相反，来自DPPE-LSNA的DNA在肾脏中表现出更大的积累。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。降低对静脉内施用的DNA的炎症细胞因子反应。对脂质体模板的亲和力差异显着影响DNA生物分布。与DPPE-LSNA的DNA相比，CHOL-LSNA的DNA在肺中的蓄积量更大。相反，来自DPPE-LSNA的DNA在肾脏中表现出更大的积累。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。对脂质体模板的亲和力差异显着影响DNA生物分布。与DPPE-LSNA的DNA相比，CHOL-LSNA的DNA在肺中的蓄积量更大。相反，来自DPPE-LSNA的DNA在肾脏中表现出更大的积累。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。对脂质体模板的亲和力差异显着影响DNA生物分布。与DPPE-LSNA的DNA相比，CHOL-LSNA的DNA在肺中的蓄积量更大。相反，来自DPPE-LSNA的DNA在肾脏中表现出更大的积累。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。流式细胞术和组织切片的荧光显微镜检查表明，根据LSNA的化学组成，不同的细胞群体-免疫和非免疫-DNA序列不同。综上所述，这些数据表明，LSNA的化学结构代表了将核酸的生物分布引导至肝脏以外的主要组织的机会。