Поверхностно-активные вещества как средства доставки репортерной генетической конструкции на основе суицидного гена биназы в опухолевые клетки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Среди современных генотерапевтических методов борьбы с онкологическими заболеваниями особой значимостью и перспективностью отличается суицидальная генотерапия, основанная на доставке в клетки-мишени цитотоксического агента. В качестве одного из таких агентов может рассматриваться ген рибонуклеазы Bacillus pumilus 7P – биназы, обладающей высоким противоопухолевым потенциалом и низкой иммуногенностью. Помимо выбора трансгена еще одним фактором, влияющим на эффективность генотерапии, является способ доставки нуклеиновой кислоты в клетки-мишени. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) обладают высокой функциональной активностью и представляют собой перспективные средства доставки терапевтических нуклеиновых кислот. Цель данной работы – оценка возможности использования геминальных ПАВ как средств доставки генетической конструкции на основе гена цитотоксичной биназы в опухолевые клетки. Для подбора условий трансфекции была создана репортерная генетическая конструкция, несущая ген биназы, слитый с геном зеленого флуоресцентного белка TurboGFP. Опухолевые клетки аденокарциномы легких человека А549 трансфицировали с использованием коммерческого реагента Липофектамина 3000, эффективность трансфекции оценивала по интенсивности флуоресценции белка TurboGFP. Для устранения токсического действия биназы на клетки-реципиенты в состав генетической конструкции был введен ген ингибитора РНКазы – барстара. Методами динамического светорассеяния и флуоресцентной спектроскопии была показана высокая комплексообразующая способность геминальных ПАВ в отношении репортерной системы. Для ПАВ 16-6-16ОН обнаружена наибольшая трансфицирующая активность при низком уровне цитотоксичности. Таким образом, доказана возможность использования геминальных ПАВ для доставки терапевтических нуклеиновых кислот в опухолевые клетки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Дудкина

Институт фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета

Email: ulyanova_vera@mail.ru
Россия, 420008 Казань, ул. Кремлевская, 18

Э. А. Васильева

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН

Email: ulyanova_vera@mail.ru
Россия, 420088 Казань, ул. Арбузова 8

В. В. Ульянова

Институт фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: ulyanova_vera@mail.ru
Россия, 420008 Казань, ул. Кремлевская, 18

Л. Я. Захарова

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН

Email: ulyanova_vera@mail.ru
Россия, 420088 Казань, ул. Арбузова 8

О. Н. Ильинская

Институт фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета

Email: ulyanova_vera@mail.ru
Россия, 420008 Казань, ул. Кремлевская, 18

Список литературы

  1. Maeda H., Khatami M. // Clin. Transl. Med. 2018. V. 7. P. 11. https://doi.org/10.1186/s40169-018-0185-6
  2. Aiuti A., Roncarolo M.G., Naldini L. // EMBO Mol. Med. 2017. V. 9. P. 737–740. https://doi.org/10.15252/emmm.201707573
  3. Ye J., Lei J., Fang Q., Shen Y., Xia W., Hu X., Xu Q., Yuan H., Huang J., Ni C. // Front. Oncol. 2019. V. 9. P. 1251. https://doi.org/10.3389/fonc.2019.01251
  4. Sun W., Shi Q., Zhang H., Yang K., Ke Y, Wang Y., Qiao L. // Discov. Med. 2019. V. 27. P. 45–55.
  5. Ginn S.L., Amaya A.K., Alexander I.E., Edelstein M., Abedi M.R. // J. Gene Med. 2018. V. 20. P. 1–16. https://doi.org/10.1002/jgm.3015
  6. Cao G., He X., Sun Q., Chen S., Wan K., Xu X., Feng X., Li P., Chen B., Xiong M. // Front. Oncol. 2020. V. 10. P. 1786. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.01786
  7. Nair J., Nair A., Veerappan S., Sen D. // Cancer Gene Ther. 2020. V. 27. P. 116–124. https://doi.org/10.1038/s41417-019-0116-8
  8. Makarov A.A., Kolchinsky A., Ilinskaya O.N. // Bioessays. 2008. V. 30. P. 781–790. https://doi.org/10.1002/bies.20789
  9. Ulyanova V., Vershinina V., Ilinskaya O. // FEBS J. 2011. V. 278. P. 3633–3643. https://doi.org/10.1111/j.1742-4658.2011.08294.x
  10. Ilinskaya O.N., Zelenikhin P.V., Petrushanko I.Y., Mitkevich V.A., Prassolov V.S., Makarov A.A. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007. V. 361. P. 1000–1005. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.07.143
  11. Mitkevich V.A., Petrushanko I.Y., Spirin P.V., Fedorova T.V., Kretova O.V. // Cell Cycle. 2011. V. 10. P. 4090–4097. https://doi.org/10.4161/cc.10.23.18210
  12. Ilinskaya O.N., Singh I., Dudkina E., Ulyanova V., Kayumov A., Barreto G. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1863. P. 1559–1567. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2016.04.005
  13. Mironova N.L., Petrushanko I.Y., Patutina O.A., Sen′kova A.V., Simonenko O.V., Mitkevich V.A., Markov O.B., Zenkova M.A., Makarov A.A. // Cell Cycle. 2013. V. 12. P. 2120–2131. https://doi.org/10.4161/cc.25164
  14. Sung Y.K., Kim S.W. // Biomater. Res. 2019. V. 23. P. 8. https://doi.org/10.1186/s40824-019-0156-z
  15. Paunovska K., Loughrey D., Dahlman J.E. // Nat. Rev. Genetics. 2022. V. 23. P. 265–280. https://doi.org/10.1038/s41576-021-00439-4
  16. Hong S.H., Park S.J., Lee S., Cho C.S., Cho M.H. // Expert Opin. Drug Deliv. 2015. V. 12. P. 977–991. https://doi.org/10.1517/17425247.2015.986454
  17. Bulcha J.T., Wang Y., Ma H., Tai P.W.L., Gao G. // Signal Transduct. Target Ther. 2021. V. 6. P. 53. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00487-6
  18. Zhang B., Yueying Z., Yu D. // Oncol. Rep. 2017. V. 37. P. 937–944. https://doi.org/10.3892/or.2016.5298
  19. Lee H.Y., Mohammed K.A., Nasreen N. // Am. J. Cancer Res. 2016. V. 6. P. 1118–1134.
  20. Lee M., Chea K., Pyda R., Chua M., Dominguez I. // J. Biomol. Tech. 2017. V. 28. P. 67–74. https://doi.org/10.7171/jbt.17-2802-003
  21. Kashapov R., Gaynanova G., Gabdrakhmanov D., Kuznetsov D., Pavlov R., Petrov K., Zakharova L., Sinyashin O. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 6961. https://doi.org/10.3390/ijms21186961
  22. Kashapov R., Ibragimova A., Pavlov R., Gabdrakhmanov D., Kashapova N., Burilova E., Zakharova L., Sinyashin O. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 7055. https://doi.org/10.3390/ijms22137055
  23. Gabdrakhmanov D., Vasilieva E., Voronin M., Kuznetsova D., Valeeva F., Mirgorodskaya A., Lukashenko S., Zakharov V., Mukhitov A., Faizullin D., Salnikov V., Syakaev V., Zuev Yu., Latypov Sh., Zakharova L. // J. Phys. Chem. 2020. V. 124. P. 2178–2192.
  24. Chauhan V., Singh S., Kamboj R., Mishra R., Kaur G. // J. Colloid Interface Sci. 2014. V. 417. P. 385–395. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.11.059
  25. Gonçalves R.A., Holmberg K., Lindman B. // J. Mol. Liq. 2023. V. 375. P. 121335. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.121335
  26. Gan C., Cheng R., Cai K., Wang X., Xie C., Xu T., Yuan C. // Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2022. V. 267. P. 120606. https://doi.org/10.1016/j.saa.2021.120606
  27. Massa M., Rivara M., Donofrio G., Cristofolini L., Peracchia E., Compari C., Bacciottini F., Orsi D., Franceschi V., Fisicaro E. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 3062. https://doi.org/10.3390/ijms23063062.
  28. Dasgupta A., Das P.K., Dias R.S., Miguel M.G., Lindman B., Jadhav V.M., Gnanamani M., Maiti S. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. P. 8502–8508. https://doi.org/10.1021/jp068571m.
  29. Yaseen Z., Rehman S.U., Tabish M., Kabir-ud-Din // J. Mol. Liq. 2014. V. 197. P. 322–327. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2014.05.013
  30. Zarogoulidis P., Darwiche K., Sakkas A., Yarmus L., Huang H., Li Q., Freitag L., Zarogoulidis K., Malecki M. // J. Genet. Syndr. Gene Ther. 2013. V. 4. P. 16849. https://doi.org/10.4172/2157-7412.1000139
  31. Altanerova U., Jakubechova J., Benejova K., Priscakova P., Pesta M., Pitule P., Topolcan O., Kausitz J., Zduriencikova M., Repiska V., Altaner C. // Int. J. Cancer. 2019. V. 144. P. 897–908. https://doi.org/10.1002/ijc.31792
  32. Dai L., Yu X., Huang S., Peng Y., Liu J., Chen T., Wang X., Liu Q., Zhu Y., Chen D., Li X., Ou Y., Zou Y., Pan Q., Cao K. // Cancer Biol. Ther. 2021. V. 22. P. 79–87. https://doi.org/10.1080/15384047.2020.1859870
  33. Qiu Y., Peng G.L., Liu Q.C., Li F.L., Zou X.S., He J.X. // Cancer Lett. 2012. V. 316. P. 31–38. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2011.10.015
  34. Rama Ballesteros A.R., Hernández R., Perazzoli G., Cabeza L., Melguizo C., Vélez C., Prados J. // Cancer Gene Ther. 2020. V. 9. P. 657–668. https://doi.org/10.1038/s41417-019-0137-3
  35. Baran Y., Ural A.U., Avcu F., Sarper M., Elçi P., Pekel A. // Turk. J. Hematol. 2008. V. 25. P. 172–175.
  36. Wang Y.J., Shang S.H., Li C.Z. // J. Dent. Sci. 2015. V. 10. P. 414–422.
  37. Znamenskaya L.V., Vershinina O.A., Vershinina V.I., Leshchinskaya I.B., Hartley R.W. // FEMS Microb. Lett. 1999. V. 173. P. 217–222. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1999.tb13505.x
  38. Mirgorodskaya A.B., Bogdanova L.R., Kudryavtseva L.A., Lukashenko S.S., Konovalov A.I. // Russ. J. Gen. Chem. 2008. V. 78. P. 163–170. https://doi.org/10.1134/S1070363208020023
  39. Zakharova L.Ya., Gabdrakhmanov D.R., Ibragimova A.R., Vasilieva E.A., Nizameev I.R., Kadirov M.K., Ermakova E.A., Gogoleva N.E., Faizullin D.A., Pokrovsky A.G., Korobeynikov V.A., Cheresiz S.V., Zuev Yu.F. // Colloids Surf. B Biointerfaces. 2016. V. 140. P. 269–277. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2015.12.045

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Электрофореграмма продуктов клонирования генетической кассеты “биназа–барстар” в вектор pTurboGFP-C: М – маркер длин ДНК 1 кб (Сибэнзим, Россия); 1 – ПЦР-продукт “биназа–барстар”; 2 – полученная генетическая конструкция pTurboGFP-Bi-Brst, рестрицированная по сайтам XhoI и BamHI.

Скачать (149KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение агрегатов по размеру, усредненное по числу частиц: 16-6-16ОН/ДНК (а), 16-6-16/ДНК (б) и ЦТАБ/ДНК (в), при различном соотношении ПАВ/ДНК. СДНК = 10 мкМ; 25°С.

Скачать (846KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение электрокинетического потенциала комплексов ПАВ–ДНК при различном соотношении компонентов. СДНК = 10 мкМ; 25°С.

Скачать (113KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры флуоресценции комплексов этидий бромид/ДНК в присутствии 16-6-16ОН (а), 16-6-16 (б) и ЦТАБ (в). СДНК = 10 мкМ; СЭБ = 0.5 мкМ; 25°С.

Скачать (482KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость степени связывания ПАВ 16-6-16ОН, 16-6-16 и ЦТАБ с ДНК от соотношения компонентов при 25°C.

Скачать (142KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Оценка эффективности трансфекции Липофектамином 3000 клеток А549 методом флуоресцентной микроскопии с увеличением 100×.

Скачать (260KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Структурные формулы исследованных катионных ПАВ.

Скачать (152KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024