Карцинома толстой кишки является второй по распространенности причин гибели от рака.^1,2 Генотерапися с помощью систем вирусной и не-вирусной доставки является широко используемой стратегией для лечения рака.^3-6 Апоптоз является критическим для поддержания здоровья ткани.⁷ Индукция апоптоза в клетках опухолей путем доставки генов убийц, кодируемых плазмидами, является эффективным подходом к терапии рака. В предыдущих исследованиях доставка генов. индуцирующих апоптоз, таких как VSVMP и survivin-T34A оценивалась на нескольких моделях рака и был получен терапевтический эффект.^8-10 Однако, эффективность доставки и экспрессии терапевтических генов были сильно ограничены размером плазмид в определенных условиях. Это всегда приводило к громадным усилиям и затратам на оптимизацию векторов доставки. Между тем цитотоксичность и стимуляция иммунной реакции пустыми каркасами плазмид наблюдались всегда во время экспериментов, это в свою очередь мешало оценке лечебного эффекта. Поэтому разработка альтернативных форм терапевтических генов является критической для дальнейшей оптимизации терапии, базирующейся на не-вирусных векторах.

In vitro transcribed messenger RNA (IVT mRNA) используется в качестве альтернативной терапевтической молекулы по сравнению с плазмидной ДНК в области иммунотерапии рака и биомедицинских исследований стволовых клеток.^5,12-14 По сравнению с др. формами терапевтических генов, терапия, базирующаяся на мРНК имеет некоторые преимущества. В отличие от плазмидной ДНК и вирусных векторов, мРНК не интегрируется в геном хозяина, избегает аберрантной транскрипции и инсерционного мутагенеза.¹⁵ Кинетика их экспрессии предсказуема и постоянна,^14,16,17 , тогда как локализация в ядре мРНК не нужна прежде быстрой экспрессии белка даже в неделящихся и трудных для трансфекции клетках.^18,19 Более того, мРНК активна лишь временно и полностью разлагается с помощью метаболических путей.¹⁸ Что важно, для специфической экспрессии гена, необходимы немногие элементы по сравнению с плазмидными ДНК векторами, поэтому меньше затруднений с доставкой и с побочными эффектами. Эти свойства делают мРНК надежным и привлекательным генетическим материалом для генотерапии.¹⁸ Однако, что же препятствует широкому распространению мРНК в качестве терапевтического инструмент, это значительная нестабильность, чувствительность к деградации, недостаточная способность к трансляции и эффекты, стимулирующие иммунную реакцию.^18,20,21 Как результат были изучены многообразные модификации для оптимизации структуры IVT mRNA, включая 5' cap, 5'- и 3'-UTRs, кодирующий регион и poly(A) хвост.¹¹ Эти усилия позволили преодолеть упомянутые выше трудности по улучшению внутриклеточной стабильности и эффективности транскрипции.^22,23 Сегодня IVT mRNA находится в многочисленных клинических и пре-клинических испытаниях в области терапевтической вакцинации рака,^24-27 клеточного программирования ^28-30 и т.д., демонстрируя их значительный потенциал.¹⁸

В данной работе мы попытались оценить терапевтический эффект гена VSVMP в форме мРНК и сравнить его с обычно используемой плазмидой. Катионовый липосома-протаминовый комплекс был использован для доставки мРНК для транскрипции in vitro. Протамин, как известно, конденсирует нуклеиновые кислоты, такие как голая мРНК в комплексы нано-размера и защищает их деградации нуклеазами внутри лизосом и эндосом, обеспечивая тем самым высокую экспрессию.³¹ В то время как катионовые липосомы действуют как обычный вектор для эффективной доставки упомянутого выше комплекса. Эта стратегия была успешно применена для доставки мРНК в нескольких сообщениях, включая биомедицинские исследования и клинические испытания.^32-35 Однако, эффективность экспрессии обнаруживала зависимость от длины мРНК , а доставка гена VSVMP в форме мРНК ранее не была изучена. Более того, применяя мРНК поротиво-раковая способность и надежность гена VSVMP оставались неизвестными. Т.о., в данной работе мы попытались доставлять VSVMP мРНК с помощью липосомно-протаминового комплекса для терапии рака. Доставка мРНК оказалась успешной и была оценена по многим аспектам. Мы полагаем, что доставка VSVMP мРНК может эффективно ингибировать C26 рак толстой кишки у мышей.

Итак, липосомно-протаминовый комплекс, доставляющий VSVMP мРНК строго подавляет рост клеток опухоли C26, индуцируя апоптоз, при этом очевидная регрессия опухолей достигалась как в отношении метастазирования в брюшную полость, так и на модели подкожного ксенотрансплантата in vivo с высокой надежностью. Следовательно, этот комплекс обнаруживает высокий потенциал для дальнейшей терапии рака толстой кишки.