כאן, אנו מספקים חיקויי miRNA אקסוגניים מסונתזים באופן מלאכותי לכליה באמצעות הזרקת וריד זנב של וקטור לא ויראלי וננו-חלקיקי פוליאתילנימין במספר מודלים של עכברים למחלות כליות. זה הוביל לביטוי יתר משמעותי של miRNA המטרה בכליה, וכתוצאה מכך עיכוב התקדמות של מחלת כליות במספר מודלים של עכברים.
מיקרו-רנ”א (miRNAs), רנ”א קטן שאינו מקודד (21-25 בסיסים) שאינו מתורגם לחלבונים, מעכב הרבה רנ”א שליח מטרה (mRNAs) על ידי ערעור ועיכוב תרגומם במחלות כליות שונות. לכן, החלפה של ביטוי miRNA על ידי חיקוי miRNA אקסוגני מסונתז מלאכותית היא אפשרות טיפול שימושית פוטנציאלית לעיכוב התפתחות של מחלות כליות רבות. עם זאת, מכיוון ש-RNAase בסרום מתפרק באופן מיידי בחיקוי miRNA אקסוגני הניתן באופן שיטתי in vivo, אספקת miRNA לכליה נותרה אתגר. לכן, וקטורים שיכולים להגן על miRNA אקסוגני מחקה מפני פירוק על ידי RNAase ולהעביר אותם באופן משמעותי לכליה נחוצים. מחקרים רבים השתמשו בווקטורים נגיפיים כדי להעביר miRNA אקסוגני מחקה או מעכב לכליה. עם זאת, וקטורים נגיפיים עלולים לגרום לתגובת אינטרפרון ו / או חוסר יציבות גנטית. לכן, פיתוח וקטורים נגיפיים הוא גם מכשול לשימוש קליני של miRNA אקסוגני מחקה או מעכבים. כדי להתגבר על חששות אלה בנוגע לווקטורים נגיפיים, פיתחנו שיטה וקטורית לא-ויראלית להעברת חיקויי miRNA לכליה באמצעות הזרקת וריד זנב של ננו-חלקיקי פוליאתילנימין (PEI-NPs), מה שהוביל לביטוי יתר משמעותי של miRNA מטרה במספר מודלים עכבריים של מחלת כליות.
miRNAs, רנ”א קטן שאינו מקודד (21-25 בסיסים) שאינו מתורגם לחלבונים, מעכב הרבה רנ”א שליח מטרה (mRNAs) על ידי ערעור יציבותם ועיכוב תרגומם במחלות כליות שונות 1,2. לכן, ריפוי גנטי המשתמש בחיקוי או מעכבי miRNA אקסוגניים מסונתזים באופן מלאכותי הוא אפשרות חדשה פוטנציאלית לעיכוב התפתחותן של מחלות כליות רבות 3,4,5.
למרות ההבטחה של miRNA מחקה או מעכבים עבור ריפוי גנטי, משלוח לאיברי המטרה נותר משוכה גדולה עבור ניסויים in vivo לפתח את הפוטנציאל הקליני שלהם. מכיוון שמירנ”א מסונתז באופן מלאכותי מחקה או מעכב נתונים לפירוק מיידי על ידי RNase בסרום, מחצית החיים שלהם מתקצרת עם מתן מערכתי in vivo6. בנוסף, היעילות של miRNA מחקה או מעכב לחצות את קרום הפלזמה ואת הציטופלסמה transfect הוא בדרך כלל הרבה יותר נמוך ללא וקטורים מתאימים 7,8. קווי ראיות אלה מצביעים על כך שנדרש פיתוח מערכת חיקוי או מעכבי miRNA לכלייה, כדי לאפשר את השימוש בהם במסגרות קליניות ולהפוך אותם לאפשרות טיפול חדשה בחולים עם מחלות כליה שונות.
וקטורים נגיפיים שימשו כנשאים להעברת miRNA אקסוגני מחקה או מעכב לכליה 9,10. למרות שהם פותחו עבור בטיחות ביולוגית ויעילות transfection, וקטורים נגיפיים עדיין עלולים לגרום לתגובת אינטרפרון ו / או חוסר יציבות גנטית11,12. כדי להתגבר על חששות אלה, פיתחנו מערכת miRNA המחקה את העברת הכליה באמצעות ננו-חלקיקי פוליאתילנימין (PEI-NPs), וקטור לא ויראלי, במספר מודלים עכבריים של מחלת כליות13,14,15.
PEI-NPs הם NPs ליניאריים מבוססי פולימר שיכולים להעביר ביעילות אוליגונוקלאוטידים, כולל חיקויי miRNA, לכליה, ונחשבים עדיפים להכנת וקטורים לא נגיפיים בגלל בטיחותם לטווח ארוך ותאימות ביולוגית13,16,17.
מחקר זה מדגים את ההשפעות של miRNA אקסוגני שיטתי המחקה העברה עם PEI-NPs באמצעות הזרקת ורידים בזנב בעכברי מודל פיברוזיס כלייתי המיוצרים על ידי חסימת שופכן חד צדדית (UUO). בנוסף, אנו מדגימים את ההשפעות של miRNA אקסוגני שיטתי המחקה העברה עם PEI-NPs באמצעות הזרקת ורידים בזנב בעכברי מודל של מחלת כליות סוכרתית (עכברי db/db: C57BLKS/J Iar -+Lepr db/+Leprdb) ובעכברי מודל של פגיעה חריפה בכליות המיוצרים על ידי פגיעה איסכמיה-רפרפוזיה כלייתית (IRI).
באמצעות הפרוטוקול המוצג בכתב יד זה, PEI-NPs יכולים לספק חיקויי miRNA לכליה כדי לגרום לביטוי יתר של miRNA מטרה, וכתוצאה מכך השפעות טיפול במודלים עכברי in vivo של מספר מחלות כליות, כולל פיברוזיס כליות, מחלת כליות סוכרתית ו- AKI.
השיטה להכנת קומפלקס של PEI-NPs וחיקוי miRNA היא פשוטה מאוד. פני ה…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה חלקית על ידי JSPS KAKENHI (מענק מס’ 21K08233). אנו מודים לאדנץ (https://jp.edanz.com/ac) על עריכת טיוטות כתב היד.
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 |