Генотерапия состоит из доставки нуклеиновых кислот в специфические клетки, чтобы замещать или замалчивать неправильно функционирующие гены с целью излечения или благосклонного изменения патологического процесса [1]. Нарушения регуляции генной экспрессии связаны с происхождением многих болезней. Недавние успехи в идентификации молекулярных основ множественных наследуемых генетических болезней позволили применять к ним генотерапию [2]. Рак представляет группу болезней многофакторного происхождения. Несмотря на значительные успехи в области терапии рака, базирующаяся на химических препаратах терапия, радиотерапия и хирургия недостаточны для лечения разных типов рака, приводя к высокой доле безуспешности лечения. Генотерапия может решить, эту проблему за счет целенаправленных специфических путей, которые д. решить проблему без больших побочных эффектов [3] ; [4].
Однако, доставка генов к раковым клеткам остается главным препятствием. Доставка нуклеиновых кислот д. преодолеть многочисленные барьеры и препятствия, прежде чем окажут терапевтический эффект. Нуклеиновые кислоты являются негативно заряженными макромолекулами гидрофобной природы, это объясняет их плохую способность проникать через биологические барьеры и их чувствительность к деградации ферментами в теле. Эти свойства деляют обязательным разработку и включение, нуклеиновых кислот в системы доставки генов. Системы не вирусной доставки активно исследуются из-за их надежности, низкой цены и стабильности по сравнению с вирусными векторами [4-6].
Наиболее распространенные не вирусные системы может быть классифицированы как Липидные, полимерные или полимерно-липидные гибридные системы [3]. Среди них катионовые липиды широко используются для доставки генов благодаря их эффективности в трансфекции разных типов клеток разными типами нуклеиновых кислот и их воспроизводимостью и легкостью в использовании [7]. Однако, их положительный заряд связан с высокой цитотоксичностью, неспецифическим поглощением и кратковременным пребыванием в кровотоке (short blood circulation time) обусловленным взаимодействием с негативно заряженными сывороточными белками и в конце концов с фагоцитозом с помощью reticuloendothelial system (RES). Используются разнообразные стратегии в попытке защитить позитивный поверхностный заряд и избежать побочных эффектов. Pegylation, как известно, редуцирует неспецифические взаимодействия наносистем; однако, эта стратегия может понижать клеточное потребление и высвобождение генов [8-10]. Альтернативно, поверхностные модификации наноносителей с анионовыми макромолекулами, такими как glycosaminoglycans (GAGs), могут удлинять время из циркуляции путем уменьшения активации комплемента, а значит и распознавания с помощью RES [11] ; [12]. Было продемонстрировано, что включение GAGs в систему доставки генов увеличивает стабильность носителя и снижает токсичность и неспецифические взаимодействия, увеличивая тем самым его эффективность трансфекции in vivo [13-18]. GAGs оказывают также влияние на внутриклеточное перемещение наносистем путем улучшения избегания эндосом и локализации на периферии ядра [19]. В нашем исследовании естественные анионовые полимеры chondroitin sulfate (CS) и hyaluronic acid (HA) были использованы для стабилизации и функционирования системы. Они являются главными компонентами внеклеточного матрикса и рассматриваются как биосовместимые и биодеградируемые полимеры и поэтому они широко используются [20-22]. CS и HA являются мукополисахаридами естественно присутствующими в теле и они состоят из повторов глюкуроновой кислоты и N-acetylglucosamin, соединенных посредством β-1-4 связей. Сульфатная группа, по крайней мере, одной из боковых групп CS является основным структурным отличием между ними. HA присутствует в соединительной ткани, стекловидном теле и синовиальной жидкости суставов, тогда как CS играют роль в заживлении ран и хондрогенезе [23].
Несмотря на большое количество базирующихся на липидах наносистем, лишь немногие проникают на рынок [24]. Одним из ограничений липидных наносистем является их низкая стабильность в жидкой суспензии, что мешает их эффективной трансфекции [25]. Т.о., наиболее стабильные системы необходимы для крупномасштабного производства фармакоцевтической индустрией. Кроме того, необходимы улучшения в характеристике и производстве векторов для успешной терапии.
В данной раюоте мы предложили использовать sorbitan ester-based lipid nanoparticles (SENS), усовершенствованные с помощью естественных полимеров CS или HA в качестве системы доставки генов. Мы описали разработку и оценку этих наносистем, нагруженных плазмидной ДНК, включая их физико-химические характеристики, из стабильность при харанении при разных температурах в суспензии и в виде lyophilised продукта, их способность защищать деликатные биоактивные молекулы, ассоциированные с ними, из свойства трансфекции и их биосовместимость in vitro и in vivo.
Мы подтвердили, что молекулы с высоким биологическим значением и потенциалом целенаправленного действия, такие как HA и CS, могут успешно включаться в наши недавно разработанные SENS наночастицы и что такое включение приводит к эффективной стабилизации обеих наносистем, а также защищает плазмидную ДНК. Мы продемонстрировали, что после упоямнутого выше включения HA и CS наделяют наносистемы долговременной стабильностью как в жидком, так и lyophilised состояниях, это замечательная способность, позволяющая их перенос в индустриальную продукцию. Способность этих усовершенствованных наносистем трансфицировать линию клеток A549, не оказывая влияния на жизнеспособность клеток также продемонстрирована, как и их профиль безопасности и надежности in vivo. Следовательно, эти гибридные наночастицы могут служить в качестве системы доставки.
