Dette manuskript beskriver syntesen af en enkelt-væg kulstof nanorør (SWCNT)-konjugeret MALAT1 antisense gapmer DNA oligonukleotid (SWCNT-anti-MALAT1), som viser den pålidelig levering af SWCNT og den potent terapeutiske effekt af anti-MALAT1 in vitro og in vivo. Metoder anvendes til syntese, ændring, konjugering, og injektion af SWCNT-anti-MALAT1 er beskrevet.
Enkelt-væg kulstof nanorør (SWCNT) er en ny type af nanopartikler, der er blevet brugt til at levere flere slags medicin ind i celler, såsom proteiner, oligonukleotider og små-molekyle designerdrugs. SWCNT har tilpasselig dimensioner, en stor overfladisk område, og kan fleksibelt binde med narkotika gennem forskellige ændringer på dens overflade; Derfor er det et ideelt system til transport af stoffer ind i celler. Længe noncoding RNA’er (lncRNAs) er en klynge af noncoding RNA længere end 200 nt, som ikke kan oversættes til protein, men spiller en vigtig rolle i biologiske og patofysiologiske processer. Metastase-associerede lunge adenocarcinom udskrift 1 (MALAT1) er en yderst velbevarede lncRNA. Det blev påvist, at højere MALAT1 niveauerne er relateret til den dårlig prognose af forskellige kræftformer, herunder myelomatose (MM). Vi har afsløret, at MALAT1 regulerer DNA reparation og celle død i MM; altså, MALAT1 kan betragtes som en terapeutisk destination for MM. Effektiv levering af antisense oligo at hæmme/knockdown MALAT1 in vivo er imidlertid stadig et problem. I denne undersøgelse, vi ændre SWCNT med PIND-2000 og konjugat en anti-MALAT1 oligo til det, teste levering af dette stof in vitro-, injicere det intravenøst i en dissemineret MM musen model og observere en betydelig hæmning af MM progression, som angiver at SWCNT er en ideel levering direkte til anti-MALAT1 gapmer DNA.
SWCNT er en ny nanomateriale, der kan levere forskellige typer af lægemidler, såsom proteiner, små molekyler og nukleinsyrer, stabilt og effektivt med ideelle tolerabilitet og minimum toksicitet i vitro1 og in vivo2. En functionalized SWCNT har stor biokompatibilitet og vand opløselighed, kan bruges som en shuttle til mindre molekyler, og kan bære dem for at trænge ind i cellemembranen3,4,5.
lncRNAs er en klynge af RNA (> 200 nt) der er transskriberet fra genomet til mRNA men kan ikke omsættes til proteiner. Stadig flere beviser har vist at lncRNAs deltage i reguleringen af gen expression6 og er involveret i indledningen og progression af de fleste typer af kræft, herunder MM7,8,9. MALAT1 er en nuklear-beriget noncoding udskrift 2 (NEAT2) og en yderst velbevarede lncRNA10. MALAT1 er i første omgang anerkendt i metastatisk ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) kræft11, men har været overexpressed i mange tumorer5,12,13; Det er en af de mest højt udtrykt lncRNAs og er korreleret med en dårlig prognose i MM8,14. Udtryk niveauet af MALAT1 er betydeligt højere i fatal kursus extramedullary MM patienter sammenlignet med dem kun diagnosticeret som MM15.
I en tidligere undersøgelse, har vi bekræftet, at anti-MALAT1 oligos håndfast fører til DNA-skader og apoptose i MM16 ved hjælp af gapmer DNA antisense oligonukleotider rettet mod MALAT1 (anti-MALAT1) i MM celler. Gapmer DNA er sammensat af antisense DNA og forbundet af 2′-OMe-RNA’er, som kunne bede MALAT1 spaltning af RNase H aktivitet en gang bundet17. In vivo levering effektiviteten af antisense oligos stadig begrænser dens kliniske anvendelse.
For at teste levering functionalized effekten af SWCNT til anti-MALAT1 gapmer oligos, anti-MALAT1 gapmer DNA er konjugeret til DSPE-PEG2000-Amin SWCNT. SWCNT-anti-MALAT1 derefter indsprøjtes intravenøst i en MM formidlet musen model; en slående hæmning er observeret efter fire behandlinger.
Beviser har vist, at lncRNAs at deltage i reguleringen af mange fysiologiske og patofysiologiske procedurer i kræftformer, herunder MM7,8,9; de har potentialet til at være målrettet til behandling af cancer, som kan realiseres af antisense oligonukleotider20,21,22. Den amerikanske Food and Drug Administration (FDA) har godkendt flere…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne takke Lerner forskningsinstitut proteom, genomisk, og billedbehandling kerner for deres hjælp og støtte. Finansiering: Dette værk blev økonomisk støttet af NIH/NCI grant R00 CA172292 (til J.J.Z.) og start-up midler (til J.J.Z.) og klinisk og translationel Science Collaborative (CTSC) af Case Western Reserve University Core udnyttelse Pilot Grant (til J.J.Z.). Dette arbejde udnyttes Leica SP8 Konfokal mikroskop, som blev købt med støtte fra nationale institutter for sundhed SIGNA grant 1S10OD019972-01.
SWCNTs | Millipore-Sigma | 704113 | |
DSPE-PEG2000-Amine | Avanti Polar Lipids | 880128 | |
bath sonicator | VWR | 97043-992 | |
4 mL centrifugal filter | Millipore-Sigma | Z740208-8EA | |
UV/VIS spectrometer | Thermo Fisher Scientific | accuSkan GO UV/Vis Microplate Spectrophotometer | extinction coefficient of 0.0465 L/mg/cm at 808 nm |
Sulfo-LC-SPDP | ProteoChem | c1118 | |
DTT solution | Millipore-Sigma | 43815 | |
NAP-5 column | GE Healthcare | 17-0853-01 | |
in vivo imaging system | PerkinElmer | ||
NOD.CB17-Prkdcscid/J mice | Charles River lab | 250 | |
Flow cytometer | Becton Dickinso | ||
Lipofectamine | Invitrogen | 11668019 | Lipofectamine2000 |
Fetal bovine serum (FBS) | Invitrogen | 10437-028 | |
RMPI-1640 medium | Invitrogen | 11875-093 | |
MALAT1-QF: | synthesized by IDT Company | 5’- GTTCTGATCCCGCTGCTATT – 3’ | |
MALAT1-QR: | synthesized by IDT Company | 5’- TCCTCAACACTCAGCCTTTATC – 3’ | |
GAPDH-QF: | synthesized by IDT Company | 5’- CAAGAGCACAAGAGGAAGAGAG – 3’ | |
GAPDH-QR: | synthesized by IDT Company | 5’- CTACATGGCAACTGTGAGGAG – 3’ | |
Quantitative PCR using SYBR Green PCR master mix | Thermo Fisher Scientific | A25780 | |
RevertAid first-stand cDNA synthesis kit | Thermo Fisher Scientific | K1621 | |
anti-MALAT1 | synthesized by IDT Company | 5’-mC*mG*mA*mA*mA*C*A*T*T *G*G*C*A*C*A*mC*mA*mG*mC*mA-3’ |
|
Cell Viability Assay Kit | Promega Corporation | G7570 | CellTiter-GloLuminescent Cell Viability Assay Kit |
accuSkan GO UV/Vis Microplate Spectrophotometer | Thermo Fisher Scientific | ||
centrifugal filter | Millipore-Sigma | UFC910008 | |
SPSS software | IBM | version 24.0 | |
D-Luciferin | Millipore-Sigma | L9504 |