כאן נתאר פרוטוקול לדור של cationic nanoliposomes, אשר מבוססת על שיטת יבש-סרט והוא יכול לשמש עבור הכספת, אספקה יעילה של במבחנה עיבד RNA שליח.
הפיתוח של RNA שליח (mRNA)-מבוסס הרפוי עבור הטיפול במחלות שונות הופך יותר ויותר חשוב בגלל החיובי מאפייני במבחנה עיבד mRNA (IVT). עם העזרה של IVT mRNA, דה נובו הסינתזה של חלבון הרצוי יכולה להיגרם ללא שינוי מצב פיזיולוגי תא היעד. יתר על כן, חלבון ביוסינטזה אפשר לשלוט בדיוק בגלל ההשפעה ארעית של IVT mRNA.
עבור תרביות תאים יעיל של תאים, nanoliposomes (NLps) עשוי לייצג רכב משלוח בטוח ויעיל עבור mRNA טיפולית. מחקר זה מתאר פרוטוקול ליצירת יעילה ובטוחה cationic NLps המורכב של DC-כולסטרול, 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (סמים) כמו וקטור משלוח עבור IVT mRNA. NLps נתקל מוגדרת גודל, התפלגות אחידה, וקיבולת גבוהה complexation, ולא יכול להיות מיוצר בשיטת סרט יבש. יתר על כן, אנו מציגים מערכות בדיקה שונים כדי לנתח את complexation שלהם, תרביות תאים efficacies באמצעות סינתטי משופרת חלבון פלואורסצנטי ירוק (eGFP) ה-mRNA, כמו גם את השפעתם על יכולת הקיום התא. בסך הכל, פרוטוקול שהוצגו מספקת גישה יעילה ובטוחה mRNA complexation, אשר עשוי לקדם ולשפר את הממשל של mRNA טיפולית.
השימוש של mRNA שונה עבור יישומים טיפוליים הראו פוטנציאל גדול האחרונים של שנים. מחלות לב וכלי דם, דלקתיות, monogenetic, כמו גם בפיתוח חיסונים, ה-mRNA הוא מבטיח התרפויטי1.
חלבון בתחליפי עם ה-mRNA מציע כמה יתרונות על פני הטיפול הגנטי הקלאסית, אשר מבוססת על תרביות תאים DNA לתוך תאי היעד2. הפונקציה mRNA יוזם ישירות ב- ציטוזול. למרות את פלסמיד דנ א (pDNA), הבונה של גדילי כפול, מעגלי DNA המכיל אזור יזם רצף גנטי קידוד של חלבון טיפולית3, גם במעשי ציטוזול, זה ניתן רק לשלב לתוך תאים אשר עוברים מיטוזה בזמנו של תרביות תאים. זה מפחית את מספר התאים transfected1,רקמת4. באופן ספציפי, תקנים של רקמות עם פעילות מיטוזה חלש, כגון תאי לב, הוא קשה5. בניגוד pDNA, תרביות תאים של תרגום של mRNA להתרחש mitotic ותאי mitotic ב רקמות1,6. שילוב נגיפי DNA לתוך הגנום המארח עשוי לבוא עם אפקטים מוטגניות או החיסון תגובות7,8, אך לאחר תרביות של תאים תאים עם קידוד החלבון mRNA, דה נובו הסינתזה של החלבון הרצוי מתחיל באופן עצמאי9,10. יתר על כן, ניתן להתאים את סינתזת חלבונים דווקא הצורך של המטופל באמצעות מינונים בודדים, ללא מפריע הגנום ולסכן אפקטים מוטגניות11. הפוטנציאל הפעלת החיסונית של mRNA לאכסון שנוצר יכול להיות הוריד באופן דרמטי באמצעות uridine הדמה ו- 5′-methylcytidine במקום uridine, cytidine12. Uridine מדומה mRNA שונה יש גם הוכח להיות יציבות ביולוגית מוגברת ו translational קיבולת גבוה משמעותית של13.
כדי שתוכל להפיק תועלת מן המאפיינים המבטיח של מבוסס ה-mRNA טיפול ביישומים רפואיים, זה חיוני כדי ליצור הרכב המתאים עבור הובלה של mRNA לתוך התא. הרכב הזה צריך לשאת רעיל מאפיינים במבחנה ויוו, להגן על ה-mRNA נגד נוקלאז השפלה וספק ספיגת הסלולר מספקת זמינות ממושך, תרגום של mRNA14.
בין כל סוגי נושא אפשרי למסירה ויוו סמים, כגון פחמן, נקודות קוונטיות ליפוזומים, האחרון היה למד ביותר15,16. ליפוזומים הם שלפוחית המורכב השומנים bilayer10. הם amphiphilic עם הידרופוביות וכן מקטע הידרופיליות, דרך הסדר עצמית של מולקולות אלה, שכבה כפולה כדורית הוא בנוי17. בתוך ליפוזומים, סוכני טיפולית או סמים יכול להיות אנקפסולציה, לפיכך, מוגן מפני השפלה אנזימטי18. ליפוזומים המכיל N-[1-(2,3-dioleyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammonium כלוריד (DOTMA)19[1, 2-bis (oleoyloxy)-3-פרופאן (trimethylammonio)] (DOTAP)20ו- dioctadecylamidoglycylspermine (כלבים)21, או DC-כולסטרול22, ובכן מאופיין, שימוש תכוף עבור תרביות תאים סלולריים עם ה-DNA או RNA.
ליפוזומים cationic מהווים ליפופרוטאין הטעון חיובית של פוספוליפיד לא טעונים23. תרביות תאים באמצעות ליפוזומים cationic הוא אחת השיטות הנפוצות ביותר עבור הובלה של חומצות גרעין לתוך תאים24,25. החלקיקים השומנים cationic בצורה מתחמי עם קבוצות פוספט טעונים שלילית עמוד השדרה של מולקולות של חומצות גרעין26. אלה lipoplexes כביכול לצרף פני השטח של קרום התא והזן את התא באמצעות אנדוציטוזה או אנדוציטוזה-כמו-מנגנונים27.
בשנת 1989, מאלון ואח. בהצלחה תיאר cationic בתיווך השומנים mRNA תרביות תאים28. אולם, באמצעות תערובת של DOTMA ושל 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (סמים), הקבוצה מצאו כי DOTMA בא לידי ביטוי תופעות ציטוטוקסיות28. בנוסף, Zohra. et al. הראה כי DOTAP (1, 2-dioleoyloxy-3-trimethylammonium-פרופאן כלוריד) יכול לשמש ריאגנט תרביות תאים mRNA29. עם זאת, עבור תרביות תאים יעיל של תאים, DOTAP אמור לשמש בשילוב עם חומרים כימיים אחרים, כגון fibronectin29 או סמים30. עד כה, DOTMA היה השומנים cationic הראשונה בשוק המשמש עבור משלוח ג’ין31. ליפידים אחרים משמשים להגנה טיפולית או במקצועות בשלבים שונים של ניסויים קליניים (למשל, EndoTAG-אני, המכיל DOTAP כנשא שומנים בדם), כעת נחקרת ב שלב-II קליניים משפט32.
עבודה זו מתארת את פרוטוקול עבור הדור של NLps המכיל כולסטרול DC וסמים. שיטה זו מקלה על ביצוע ומאפשר את הדור של NLps בגדלים שונים. המטרה הכללית של דור NLp שימוש בשיטת סרט יבש היא ליצור ליפוזומים עבור complexation mRNA, ובכך מאפשר את תרביות תאים תאים מסתיימים ויעילה במבחנה14,33.
פרוטוקול הציג מתאר את הדור של NLps עם יעילות גבוהה כימוס של mRNA לאכסון שונה, כמו גם של תרביות תאים אמין של תאים במבחנה. יתר על כן, NLps להבטיח את שחרורו של mRNA, אשר בתורו, מתורגם חלבון פונקציונלי בתוך התאים. בנוסף, transfections באמצעות NLps יכול להתבצע במדיום תא רגיל, וכתוצאה מכך גבוהה תא viabilities במהלך ת…
The authors have nothing to disclose.
אף אחד
(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) | AppliChem, Darmstadt, Germany | A2231 | |
(3β-[N-(N′,N′-dimethylaminoethane)-carbamoyl]cholesterol hydrochloride (DC-Cholesterol) | Avanti, Alabama, USA | 700001 | |
4 ′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | D1306 | |
BD FACScan system | BD Biosciences, Heidelberg, Germany | ||
Cell Fix (10x) | BD Biosciences, Heidelberg, Germany | 340181 | |
Chloroform | Merck, Darmstadt, Germany | 102445 | |
Dimethyl sulfoxid (DMSO) | Serva Electrophoresis GmbH, Heidelberg, Germany | 20385.02 | |
Dioleoyl phosphatidylethanolamine (DOPE) | Avanti, Alabama, USA | 850725 | |
Fluorescence microscope | Zeiss Axio, Oberkochen, Germany | ||
Lipofectamine 2000 | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | 11668019 | |
Mini extruder | Avanti, Alabama, USA | ||
Nuclease-free water | Qiagen, Hilden, Germany | 129114 | |
Opti-Mem | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | 11058021 | |
PBS buffer (w/o Ca2+/Mg2+) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | 70011044 | |
Quant-iT Ribo Green RNA reagent kit | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | Q33140 | |
RPMI (w/o phenol red) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | 11835030 | |
Silica gel | Carl Roth, Karlsruhe, Germany | P077 | |
Trypsin/EDTA (0.05%) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | 25300054 | |
HotStar HiFidelity Polymerase Kit | Qiagen, Hilden, Germany | 202602 | |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen, Hilden, Germany | 28104 | |
Pseudouridine-5'-Triphosphate (Ψ-UTP) |
TriLink Biotechnologies, San Diego, USA | N-1019 | |
5-Methylcytidine-5'-Triphosphate (Methyl-CTP) | TriLink Biotechnologies, San Diego, USA | N-1014 | |
Cyanine 3-CTP | PerkinElmer, Baesweiler, Germany | NEL580001EA | |
RNeasy Mini Kit | Qiagen, Hilden, Germany | 74104 | |
MEGAscript T7 Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | AM1333 | |
3´-O-Me-m7G(5')ppp(5')G RNA Cap Structure Analog | New England Biolabs, Ipswich, USA | S1411L | |
Antarctic Phosphatase | New England Biolabs, Ipswich, USA | M0289S | |
Agarose | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Germany | 16500-500 | |
GelRed | Biotium, Fremont, USA | 41003 | |
peqGOLD DNA ladder mix | VWR, Pennsylvania, USA | 25-2040 | |
Invitrogen 0.5-10kb RNA ladder | Fisher Scientific, Göteborg, Sweden |
11528766 |