Här levererar vi exogent artificiellt syntetiserade miRNA-efterlikningar till njurarna via svansveninjektion av en icke-viral vektor och polyetyleniminnanopartiklar i flera musmodeller för njursjukdom. Detta ledde till signifikant överuttryck av mål-miRNA i njurarna, vilket resulterade i hämmad progression av njursjukdom i flera musmodeller.
mikroRNA (miRNA), små icke-kodande RNA (21-25 baser) som inte översätts till proteiner, hämmar massor av målbudbärar-RNA (mRNA) genom att destabilisera och hämma deras översättning vid olika njursjukdomar. Därför är växling av miRNA-uttryck genom exogent artificiellt syntetiserat miRNA-härmningar ett potentiellt användbart behandlingsalternativ för att hämma utvecklingen av många njursjukdomar. Men eftersom serum-RNAas omedelbart bryts ned systematiskt administrerade exogena miRNA-härmar in vivo, är leverans av miRNA till njurarna fortfarande en utmaning. Därför är vektorer som kan skydda exogena miRNA-efterlikningar från nedbrytning av RNAas och signifikant leverera dem till njurarna nödvändiga. Många studier har använt virala vektorer för att leverera exogena miRNA-härmningar eller hämmare till njurarna. Virala vektorer kan dock orsaka interferonrespons och/eller genetisk instabilitet. Därför är utvecklingen av virala vektorer också ett hinder för klinisk användning av exogena miRNA-härmningar eller hämmare. För att övervinna dessa problem med virala vektorer utvecklade vi en icke-viral vektormetod för att leverera miRNA-efterlikningar till njurarna med hjälp av svansveninjektion av polyetyleniminnanopartiklar (PEI-NP), vilket ledde till signifikant överuttryck av målmiRNA i flera musmodeller av njursjukdom.
miRNA, små icke-kodande RNA (21-25 baser) som inte översätts till proteiner, hämmar massor av målbudbärar-RNA (mRNA) genom att destabilisera dem och hämma deras översättning vid olika njursjukdomar 1,2. Därför är genterapi som använder exogena artificiellt syntetiserade miRNA-härmningar eller hämmare ett potentiellt nytt alternativ för att hämma utvecklingen av många njursjukdomar 3,4,5.
Trots löftet om miRNA-efterlikningar eller hämmare för genterapi är leverans till målorgan fortfarande ett stort hinder för in vivo-experiment att utveckla sin kliniska potential. Eftersom artificiellt syntetiserade miRNA-härmningar eller hämmare utsätts för omedelbar nedbrytning av serum-RNas, förkortas deras halveringstid vid systemisk administrering in vivo6. Dessutom är effektiviteten hos miRNA-härmningar eller hämmare att passera plasmamembranet och transfekt cytoplasma i allmänhet mycket lägre utan lämpliga vektorer 7,8. Dessa bevislinjer tyder på att utvecklingen av miRNA-efterlikningar eller inhibitorer leveranssystem för njuren krävs för att möjliggöra deras användning i kliniska miljöer och göra dem till ett nytt behandlingsalternativ för patienter med olika njursjukdomar.
Virala vektorer har använts som bärare för att leverera exogena miRNA-härmar eller hämmare till njuren 9,10. Även om de har utvecklats för biosäkerhet och transfektionseffekt kan virala vektorer fortfarande orsaka interferonrespons och/eller genetisk instabilitet11,12. För att övervinna dessa problem utvecklade vi ett miRNA-efterliknande leveranssystem för njurarna med hjälp av polyetyleniminnanopartiklar (PEI-NP), en icke-viral vektor, i flera musmodeller av njursjukdom13,14,15.
PEI-NP är linjära polymerbaserade NP som effektivt kan leverera oligonukleotider, inklusive miRNA-efterlikningar, till njurarna och anses vara att föredra för framställning av icke-virala vektorer på grund av deras långsiktiga säkerhet och biokompatibilitet13,16,17.
Denna studie visar effekterna av systematiska exogena miRNA-efterliknar leverans med PEI-NPs via svansveninjektion hos njurfibrosmodellmöss producerade av ensidig urinledarobstruktion (UUO). Dessutom demonstrerar vi effekterna av systematisk exogen miRNA-mimisk leverans med PEI-NPs via svansveninjektion hos diabetiska njursjukdomsmodellmöss (db / db-möss: C57BLKS / J Iar -+Lepr db / + Leprdb) och akuta njurskademodellmöss producerade av njurischemi-reperfusionsskada (IRI).
Med hjälp av protokollet som presenteras i detta manuskript kan PEI-NPs leverera miRNA-efterlikningar till njurarna för att inducera överuttryck av mål-miRNA, vilket resulterar i behandlingseffekter i in vivo-musmodeller av flera njursjukdomar, inklusive njurfibros, diabetisk njursjukdom och AKI.
Metoden för att förbereda komplexet av PEI-NP och miRNA-efterlikning är mycket enkel. Den positivt laddade ytan av PEI-NPs fångar miRNA-efterlikningen när de bara blandas 13,14,15,1…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes delvis av JSPS KAKENHI (bidrag nr 21K08233). Vi tackar Edanz (https://jp.edanz.com/ac) för redigeringen av utkast till detta manuskript.
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 |