いくつかの腎臓病モデルマウスにおけるポリエチレンイミンナノ粒子を用いた外因性人工合成miRNA模倣体の腎臓への送達
Summary
ここでは、いくつかの腎臓病モデルマウスにおいて、非ウイルスベクターとポリエチレンイミンナノ粒子の尾静脈注射 を介して 、外因性人工的に合成されたmiRNA模倣物を腎臓に送達します。これにより、腎臓における標的miRNAの有意な過剰発現がもたらされ、その結果、いくつかのマウスモデルにおいて腎臓病の進行が抑制された。
Abstract
タンパク質に翻訳されない小さなノンコーディングRNA(21〜25塩基)であるマイクロRNA(miRNA)は、さまざまな腎臓病においてそれらの翻訳を不安定化および阻害することにより、多くの標的メッセンジャーRNA(mRNA)を阻害します。したがって、外因性人工的に合成されたmiRNA模倣物によるmiRNA発現の交替は、多くの腎臓病の発症を抑制するための潜在的に有用な治療選択肢である。しかし、血清RNAaseはin vivoで系統的に投与された外因性miRNA模倣物を直ちに分解するため、腎臓へのmiRNAの送達は依然として課題です。そのため、外因性miRNA模倣体をRNAaseによる分解から保護し、腎臓に有意に送達できるベクターが必要です。多くの研究では、ウイルスベクターを使用して、外因性miRNA模倣物または阻害剤を腎臓に送達しています。しかしながら、ウイルスベクターは、インターフェロン応答および/または遺伝的不安定性を引き起こす可能性がある。したがって、ウイルスベクターの開発は、外因性miRNA模倣物または阻害剤の臨床使用のためのハードルでもある。ウイルスベクターに関するこれらの懸念を克服するために、ポリエチレンイミンナノ粒子(PEI-NP)の尾静脈注射を使用してmiRNA模倣物を腎臓に送達する非ウイルスベクター法を開発し、腎臓病のいくつかのマウスモデルで標的miRNAの有意な過剰発現をもたらしました。
Introduction
タンパク質に翻訳されない小さなノンコーディングRNA(21〜25塩基)であるmiRNAは、さまざまな腎臓病において、それらを不安定にし、それらの翻訳を阻害することにより、多くの標的メッセンジャーRNA(mRNA)を阻害します1,2。したがって、外因性の人工的に合成されたmiRNA模倣物または阻害剤を使用する遺伝子治療は、多くの腎臓病の発症を抑制するための潜在的な新しい選択肢である3、4、5。
遺伝子治療のためのmiRNA模倣物または阻害剤の約束にもかかわらず、標的臓器への送達は、その臨床的可能性を開発するためのin vivo実験にとって依然として大きなハードルです。人工的に合成されたmiRNA模倣物または阻害剤は血清RNaseによる即時分解を受けやすいため、それらの半減期はin vivoでの全身投与時に短縮されます6。さらに、原形質膜およびトランスフェクト細胞質を通過するmiRNA模倣物または阻害剤の効率は、適切なベクターなしでは一般にはるかに低い7、8。これらの一連の証拠は、臨床現場での使用を可能にし、さまざまな腎臓病患者の新しい治療選択肢となるために、腎臓用のmiRNA模倣体または阻害剤送達システムの開発が必要であることを示唆しています。
ウイルスベクターは、外因性miRNA模倣物または阻害剤を腎臓に送達するための担体として使用されてきた9、10。それらはバイオセーフティーおよびトランスフェクションの有効性のために開発されてきたが、ウイルスベクターは依然としてインターフェロン応答および/または遺伝的不安定性を引き起こす可能性がある11,12。これらの懸念を克服するために、腎臓病のいくつかのマウスモデルで、非ウイルスベクターであるポリエチレンイミンナノ粒子(PEI-NP)を使用して腎臓のmiRNA模倣送達システムを開発しました13,14,15。
PEI-NPは、miRNA模倣物を含むオリゴヌクレオチドを腎臓に効果的に送達することができる線状ポリマーベースのNPであり、その長期的な安全性および生体適合性のために非ウイルスベクターの調製に好ましいと考えられている13,16,17。
この研究は、片側尿管閉塞(UUO)によって産生された腎線維症モデルマウスにおける尾静脈注射を介したPEI-NPによる系統的外因性miRNA送達の効果を示しています。さらに、糖尿病性腎疾患モデルマウス(db/dbマウス:C57BLKS/J Iar -+Lepr db/+Leprdb)および腎虚血再灌流障害(IRI)によって作製された急性腎障害モデルマウスにおいて、尾静脈注射によるPEI-NPによる系統的外因性miRNA模倣送達の効果を実証する。
Protocol
Representative Results
Discussion
この原稿で提示されたプロトコルを使用して、PEI-NPはmiRNA模倣物を腎臓に送達して標的miRNAの過剰発現を誘導し、腎線維症、糖尿病性腎疾患、AKIを含むいくつかの腎疾患の in vivo マウスモデルで治療効果をもたらします。
PEI-NPとmiRNA模倣体の複合体を調製する方法は非常に簡単です。PEI-NPの正に帯電した表面は、それらがちょうど混合されたときにmiRNA模倣?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究の一部はJSPS科研費(課題研究(課題番号21K08233)の支援を受けて行われました。この原稿の草稿を編集してくれたEdanz (https://jp.edanz.com/ac)に感謝します。
Materials
| 4’,6-diamidino-2-phenylindole for staining to nucleus | Thermo Fisher Scientific | D-1306 | |
| Buffer RPE | Qiagen | 79216 | Wash buffer 2 |
| Buffer RWT | Qiagen | 1067933 | Wash buffer 1 |
| Control-miRNA-mimic (artificially synthesized miRNA) | Thermo Fisher Scientific | Not assigned | 5’-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT- 3’ (sense) 5’-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′ (antisense) |
| Cy3-labeled double-strand oligonucleotides | Takara Bio Inc. | MIR7900 | |
| Fluorescein-labeled Lotus tetragonolobus lectin | Vector Laboratories Inc | FL-1321 | |
| In vivo-jetPEI | Polyplus | 101000021 | |
| MicroAmp Optical 96-well reaction plate for qRT-PCR | Thermo Fisher Scientific | 4316813 | 96-well reaction plate |
| MicroAmp Optical Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | Adhesive film for 96-well reaction plate |
| miRNA-146a-5p mimic (artificially synthesized miRNA) | Thermo Fisher Scientific | Not assigned | 5’-UGAGAACUGAAUUCCAUGGGU UT-3′ (sense) 5’-CCCAUGGAAUUCAGUUCUCAUU -3′ (antisense) |
| miRNA-146a-5p primer | Qiagen | MS00001638 | Not available because Qiagen has changed qRT-PCR kits (from miScript miRNA PCR system to miRCURY LNA miRNA PCR System from May 2021) |
| miRNA-181b-5p mimic (artificially synthesized miRNA) | Gene design | Not assigned | 5’-AACAUUCAUUGCUGUCGGUGG GUU-3’ |
| miRNA-181b-5p primer | Qiagen | MS00006083 | Not available because Qiagen has changed qRT-PCR kits (from miScript miRNA PCR system to miRCURY LNA miRNA PCR System from May 2021) |
| miRNA-5100-mimic (artificially synthesized miRNA) | Gene design | Not assigned | 5’-UCGAAUCCCAGCGGUGCCUCU -3′ |
| miRNA-5100-primer | Qiagen | MS00042952 | Not available because Qiagen has changed qRT-PCR kits (from miScript miRNA PCR system to miRCURY LNA miRNA PCR System from May 2021) |
| miRNeasy Mini kit | Qiagen | 217004 | Membrane anchored spin column in a 2.0-mL collection tube |
| miScript II RT kit | Qiagen | 218161 | Not available because Qiagen has changed qRT-PCR kits (from miScript miRNA PCR system to miRCURY LNA miRNA PCR System from May 2021) |
| miScript SYBR Green PCR kit | Qiagen | 218073 | Not available because Qiagen has changed qRT-PCR kits (from miScript miRNA PCR system to miRCURY LNA miRNA PCR System from May 2021) |
| QIA shredder | Qiagen | 79654 | Biopolymer spin columns in a 2.0-mL collection tube |
| QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | 79306 | Phenol/guanidine-based lysis reagent |
| QuantStudio 12K Flex Flex Real-Time PCR system | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | Real-time PCR instrument |
| QuantStudio 12K Flex Software version 1.2.1. | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | Real-time PCR instrument software |
| RNase-free water | Qiagen | 129112 | |
| RNU6-2 primer | Qiagen | MS00033740 | Not available because Qiagen has changed qRT-PCR kits (from miScript miRNA PCR system to miRCURY LNA miRNA PCR System from May 2021) |
| Tissue-Tek OCT (Optimal Cutting Temperature Compound) | Sakura Finetek Japan Co.,Ltd. | Not assigned |
References
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