Prospective Cancer Therapies Using Stimuli-Responsive DNA Nanostructures

Nanostructures based on DNA self-assembly present an innovative way to address the increasing need for target-specific delivery of therapeutic molecules. Currently, most of the chemotherapeutics being used in clinical practice have undesired and exceedingly high off-target toxicity. This is a challenge in particular for small molecules, and hence, developing robust and effective methods to lower these side effects and enhance the antitumor activity is of paramount importance. Prospectively, these issues could be tackled with the help of DNA nanotechnology, which provides a route for the fabrication of custom, biocompatible, and multimodal structures, which can, to some extent, resist nuclease degradation and survive in the cellular environment. Similar to widely employed liposomal products, the DNA nanostructures (DNs) are loaded with selected drugs, and then by employing a specific stimulus, the payload can be released at its target region. This review explores several strategies and triggers to achieve targeted delivery of DNs. Notably, different modalities are explained through which DNs can interact with their respective targets as well as how structural changes triggered by external stimuli can be used to achieve the display or release of the cargo. Furthermore, the prospects and challenges of this technology are highlighted.Peer reviewe

Tiimitoiminta työyhteisössä

Tiimi on pieni ryhmä ihmisiä, joilla on toisiaan täydentäviä taitoja. Tiimit ovat sitoutuneet yhteiseen päämäärään, yhteisiin suoritustavoitteisiin ja toimintamalliin ja ne pitävät itseään yhteisvastuussa suorituksistaan. Tiimityöskentelyä käytetään, koska tiimien avulla kyetään paremmin vastaamaan yritysmaailman nopeasti muuttuviin tarpeisiin ja olosuhteisiin. Hyvä tiimi pystyy toimimaan tehokkaammin ja tuottavammin kuin sen jäsenet yhteensä yksilöinä. Tiimien johtamisessa korostuvat valmentava johtajuus, vastuun ja valtuuksien jakautuminen koko tiimin kesken ja se, että johtaja on lähellä johdettaviaan. Tässä opinnäytetyössä tutkittiin erään suuren organisaatiorakennettaan madaltaneen yrityksen eri yksiköiden tiimitoimintaa. Yksiköiden tiimitoimintaa tarkastellaan kuuden työn teoreettiseen viitekehykseen valitun osa-alueen näkökulmasta. Näkökulmat ovat valmentava johtaminen, vuorovaikutus, osaamisen kehittyminen, sitoutuminen ja palkitseminen, tavoitteellisuus sekä pelisäännöt ja roolit. Tutkimus tehtiin kohdeorganisaation kolmen yksikön henkilöstölle. Tutkimusmenetelminä käy-tettiin sekä laadullista että määrällistä menetelmää. Tutkimusaineiston kerääminen toteutettiin lähettämällä monivalintaväittämiä ja avoimia kysymyksiä sisältävä kyselylomake yksiköiden työntekijöille ja tekemällä teemahaastattelut yksiköiden johtajille. Sekä kyselyn että haastattelujen runko johdettiin opinnäytetyön teoreettisesta viitekehyksestä. Kysely toteutettiin käyttämällä Laurean E-lomaketta. Siihen vastasi 22 henkilöä, kun kohdejoukko oli kooltaan yhteensä 33 henkilöä. Vastausprosentiksi saatiin näin 67. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää ja antaa kohdeorganisaatiolle tietoa siitä, toimivatko tutkittavat yksiköt aidosti tiimeinä ja mitkä ovat niiden valmiudet toimivan tiimityöskentelyn aikaansaamiseksi. Kaikissa tutkituissa yksiköissä tiimitoimintaa tukevia asioita olivat mahdollisuus osaamisen kehittämiseen, sitoutuminen ja työtovereilta oppiminen. Keskeisimmiksi kehittämistavoitteiksi nousivat kaikissa kolmessa yksikössä tavoitteiden kirkastaminen ja kilpailuasetelman muuttaminen yhteistyöksi. Yhdestä yksiköstä tiimitoimintaa tukevia tekijöitä löydettiin selvästi enemmän verrattuna kahteen muuhun yksikköön. Tutkimustuloksista kävi ilmi, että yksiköitä ei voi vielä kutsua todellisiksi tiimeiksi. Kun arvioidaan tiimityöskentelyn tämän hetkistä tilaa, voidaan päätellä, että tiimit ovat vasta kehitysvaiheessa, sillä kaikki tiimitoiminnassa vaadittavat perusominaisuudet eivät toteudu. Kaikissa yksiköissä on potentiaalia hyvän tiimitoiminnan aikaansaamiseksi ja jo nykytilassaan niissä havaittiin useita tiimityöskentelyä puoltavia seikkoja. Kehitystä täytyy kuitenkin tapahtua, ennen kuin yksiköt täyttävät kaikki toimivan tiimityöskentelyn edellytykset.Teamwork in Work Community A Team is a small group of people where each member contributes their individual skills to the team. Teams are committed to a common goal, performance targets and procedures that hold the team commonly responsible for their achievement. Teamwork is used since teams enable companies to better adhere to rapidly changing needs and situations in the business world. A good team can function more efficiently and productively than its members would do collectively as individuals. In this thesis, teamwork in a company which has simplified its organizational structure was researched. Separate departments’ teamwork was observed from the perspective of six chosen categories. The categories are Coaching Management, interaction, skill development, commitment and rewarding, target orientation, and roles and rules of the game. The research was conducted on the personnel of three separate departments in the target organization. The used research methods were both qualifying and quantifying methods. The research data was collected by sending each employee a questionnaire that included both multiple choice and open-ended questions. In addition, individual interviews were held with the department heads. The questionnaire was made by using Laurea’s E-form and it was sent to the respondents via e-mail. The questionnaire was completed by 22 respondents. The sample size was 33 respondents and the response rate was 67 percent. The goal of the thesis was to determine and give the target organization information on whether the researched departments genuinely function as a team and, furthermore, what preparation was needed to allow the teamwork function properly. In all researched departments the aspects that contributed to teamwork were commitment, learning from team mates and opportunities for individual skill development. Several points for improvement were found, but perhaps the most integral points were the problems with goal setting and reaching the set goals. Pivotal room for improvement was found in all three departments to convert the competition setting into a cohesive teamwork setting. In one particular department factors that supported teamwork were more readily found when compared to the two other departments. The result of the research shows that departments cannot be called “teams” by its definition. When evaluating the current state of the teamwork of the researched departments it can be concluded that the teams are still in their development phase, since all the requirements of true teamwork are yet to be materialized. All departments have potential to develop their teamwork to a good level. Even at its present state the departments showed several matters advocated to a functioning teamwork. However, progress must take place before the departments fulfill the criteria of teamwork

Pikavippien vaikutus kotitalouksien ylivelkaantumiseen

Tutkimuksen tehtävä on tuottaa määrällistä tietoa siitä, kuinka suuri vaikutus pikavipeillä on kotitalouksien ylivelkaantumiseen Suomessa. Työn empiirisessä osassa tarkastellaan aikasarjoihin perustuvan regressioanalyysin avulla, johtaako edellisellä periodilla otettu pikavippi seuraavalla periodilla maksuhäiriömerkintään. Aikasarjoja analysoimalla etsitään vastausta siihen, minkälaista vaihtelua pikavippien ja maksuhäiriöisten henkilöiden määrän välillä on eri aikaperiodeilla. Lopuksi saatuja tuloksia verrataan muissa maissa tehtyihin tutkimuksiin pienlainojen ja ylivelkaantumisen yhteydestä. Teoreettiseksi taustaksi esitetään katsaus suomalaisiin pikavippeihin ja amerikkalaisiin payday-lainoihin. Näiden lisäksi käsitellään ylivelkaantumista tulojen, kulutuksen, velkaantuneisuuden, behavioristisen taloustieteen, talouden hallinnan ja taloudellisen lukutaidon näkökulmasta. Ylivelkaantumisen mittariksi on valittu yksityishenkilön maksuhäiriömerkintä Suomen Asiakastiedon rekisterissä. Tutkimusta varten on saatu neljännesvuosiaineisto maksuhäiriöistä Suomen Asiakastiedolta ja pikavipeistä Tilastokeskukselta. Regressiomalliin muuttujaksi otettiin myös työttömien työnhakijoiden määrä, koska työttömyys on usein ylivelkaantumisen taustalla. Tutkimusperiodi on pituudeltaan viisi ja puoli vuotta aikavälillä 2008–2013 siksi, että Tilastokeskus on tilastoinut tietoja pikavipeistä vuodesta 2008 lähtien. Empiiristen tulosten mukaan pikavippien määrä edellisellä vuosineljänneksellä on tilastollisesti merkitsevä ylivelkaantuneiden henkilöiden määrää seuraavalla kvartaalilla selittävä tekijä. Maksuhäiriöisten henkilöiden määrää ei voida selittää kausivaihtelun avulla, mutta pikavippien sarjassa on havaittavissa heikkoa kausiluonteista heilahtelua trendin ympärillä. Muissa maissa tehdyissä selvityksissä on myös saatu vahvaa näyttöä pienlainojen vaikutuksesta ylivelkaantumiseen. Suuri osa pikavippien käyttäjistä on henkilöitä, jotka ovat jo valmiiksi heikossa taloudellisessa asemassa. Kesällä 2013 voimaan tulleella kulutusluottojen korkoja rajoittavalla lakimuutoksella voidaan mahdollisesti vaikuttaa jatkossa pikavipeistä aiheutuviin maksuvaikeuksiin. ______________________________________________________________________fi=Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.|en=Thesis fulltext in PDF format.|sv=Lärdomsprov tillgängligt som fulltext i PDF-format

Optically Responsive Protein Coating of DNA Origami for Triggered Antigen Targeting

| openaire: EC/H2020/101002258/EU//ProCrystalDNA nanostructures have emerged as modular building blocks in several research fields including biomedicine and nanofabrication. Their proneness to degradation in various environments has led to the development of a variety of nature-inspired protection strategies. Coating of DNA origami nanostructures with proteins can circumvent degradation and alter their properties. Here, we have used a single-chain variable antibody fragment and serum albumin to construct positively charged and stimuli-responsive protein-dendron conjugates, which were complexed with DNA origami through electrostatic interactions. Using a stepwise assembly approach, the coated nanostructures were studied for their interaction with the corresponding antigen in fluorescence-based immunoassays. The results suggest that the antibody-antigen interaction can be disturbed by the addition of the bulky serum albumin. However, this effect is fully reversible upon irradiation of the structures with an optical stimulus. This leads to a selective dissociation of the serum albumin from the nanostructure due to cleavage of a photolabile group integrated in the dendron structure, exposing the antibody fragment and enabling triggered binding to the antigen, demonstrating that serum albumin can be considered as an externally controlled "camouflaging" agent. The presented stimuli-responsive complexation approach is highly versatile regarding the choice of protein components and could, therefore, find use in DNA origami protection, targeting, and delivery as well as their spatiotemporal control.Peer reviewe

Mª. Antonia García de León, Cabeza moderna/Corazón patriarcal (Un diagnóstico social de género). Barcelona, Anthropos, 2011.

Reseña del libro Cabeza moderna / Corazón patriarcal de María Antonia García de León —profesora emérita de la Universidad Complutense de Madrid, socióloga y escritora— obra en la que lo profesional, lo social y lo biográfico se entrelazan en un completo ejercicio de reflexión cuyo propósito principal es poner de manifiesto las incoherencias y tensiones sociales que constituyen las relaciones de género en la actualidad. Con prólogo introductorio de Celia Amorós y tal y como su título indica, Cabeza moderna/Corazón patriarcal determina e interpreta los signos y síntomas de lo que la autora describe como la presente «esquizofrenia social» en que vivimos

Reconfigurable DNA Origami Nanocapsule for pH-Controlled Encapsulation and Display of Cargo

DNA nanotechnology provides a toolbox for creating custom and precise nanostructures with nanometer-level accuracy. These nano-objects are often static by nature and serve as versatile templates for assembling various molecular components in a user-defined way. In addition to the static structures, the intrinsic programmability of DNA nanostructures allows the design of dynamic devices that can perform predefined tasks when triggered with external stimuli, such as drug delivery vehicles whose cargo display or release can be triggered with a specified physical or chemical cue in the biological environment. Here, we present a DNA origami nanocapsule that can be loaded with cargo and reversibly opened and closed by changing the pH of the surrounding solution. Moreover, the threshold pH value for opening/closing can be rationally designed. We characterize the reversible switching and a rapid opening of "pH-latch"-equipped nanocapsules using Förster resonance energy transfer. Furthermore, we demonstrate the full cycle of capsule loading, encapsulation, and displaying the payload using metal nanoparticles and functional enzymes as cargo mimics at physiologically relevant ion concentrations.Peer reviewe

Aptamer-embedded DNA origami cage for detecting (glycated) hemoglobin with a surface plasmon resonance sensor

DNA origami-based cages functionalized with aptamer motifs were used to detect hemoglobin and glycated hemoglobin. The binding between the cages and hemoglobin was monitored using a surface plasmon resonance (SPR) sensor. One DNA strand in the nano-cage was replaced with an aptamer that demonstrated a high affinity to hemoglobin (Hb) or glycated hemoglobin (gHb). Three types of the DNA nano-cages designed to fit the size and shape of hemoglobin were evaluated: one without an aptamer, one with the Hb-affinity aptamer (HA) and one with the gHb-affinity aptamer (GHA). Both DNA nano-cages embedded with HA and GHA showed significantly more stable binding with Hb and gHb by 5 and 9 times, respectively, than the aptamers directly immobilized on the SPR surface. HA-embedded DNA and GHA-embedded DNA improved the sensor selectivities by 9 times and 37 times between Hb and gHb.Peer reviewe

DNA Origami-Mediated Substrate Nanopatterning of Inorganic Structures for Sensing Applications

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA nanofabrication technique is called DNA origami, and it allows high-throughput synthesis of accurate and highly versatile structures with nanometer-level precision. Here, it is shown how the spatial information of DNA origami can be transferred to metallic nanostructures by combining the bottom-up DNA origami with the conventionally used top-down lithography approaches. This allows fabrication of billions of tiny nanostructures in one step onto selected substrates. The method is demonstrated using bowtie DNA origami to create metallic bowtie-shaped antenna structures on silicon nitride or sapphire substrates. The method relies on the selective growth of a silicon oxide layer on top of the origami deposition substrate, thus resulting in a patterning mask for following lithographic steps. These nanostructure-equipped surfaces can be further used as molecular sensors (e.g., surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS)) and in various other optical applications at the visible wavelength range owing to the small feature sizes (sub-10 nm). The technique can be extended to other materials through methodological modifications; therefore, the resulting optically active surfaces may find use in development of metamaterials and metasurfaces.peerReviewe

Aptamer-Embedded DNA Origami Cage for Detecting (Glycated) Hemoglobin with a Surface Plasmon Resonance Sensor

DNA origami-based cages functionalized with aptamer motifs, were used to detect hemoglobin and glycated hemoglobin. The binding between the cages and hemoglobin was monitored using a surface plasmon resonance (SPR) sensor. One DNA strand in the nano-cage was replaced with an aptamer that demonstrated a high affinity to hemoglobin (Hb) or glycated hemoglobin (gHb). Three types of the DNA nano-cages designed to fit the size and shape of hemoglobin were evaluated: one without an aptamer, one with the Hb-affinity aptamer (HA) and one with the gHb-affinity aptamer (GHA). Both DNA nano-cages embedded with HA and GHA showed significantly more stable binding with Hb and gHb by 5 and 9 times, respectively, than the aptamers directly immobilized on the SPR surface. HA-embedded DNA and GHA-embedded DNA improved the sensor selectivities by 9 times and 37 times between Hb and gHb.peerReviewe

Unraveling the interaction between doxorubicin and DNA origami nanostructures for customizable chemotherapeutic drug release

Doxorubicin (DOX) is a common drug in cancer chemotherapy, and its high DNA-binding affinity can be harnessed in preparing DOX-loaded DNA nanostructures for targeted delivery and therapeutics. Although DOX has been widely studied, the existing literature of DOX-loaded DNA-carriers remains limited and incoherent. Here, based on an in-depth spectroscopic analysis, we characterize and optimize the DOX loading into different 2D and 3D scaffolded DNA origami nanostructures (DONs). In our experimental conditions, all DONs show similar DOX binding capacities (one DOX molecule per two to three base pairs), and the binding equilibrium is reached within seconds, remarkably faster than previously acknowledged. To characterize drug release profiles, DON degradation and DOX release from the complexes upon DNase I digestion was studied. For the employed DONs, the relative doses (DOX molecules released per unit time) may vary by two orders of magnitude depending on the DON superstructure. In addition, we identify DOX aggregation mechanisms and spectral changes linked to pH, magnesium, and DOX concentration. These features have been largely ignored in experimenting with DNA nanostructures, but are probably the major sources of the incoherence of the experimental results so far. Therefore, we believe this work can act as a guide to tailoring the release profiles and developing better drug delivery systems based on DNA-carriers.peerReviewe