[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2197987C2 - Carrier of foreign genetic information for gene therapy - Google Patents

Carrier of foreign genetic information for gene therapy Download PDF

Info

Publication number
RU2197987C2
RU2197987C2 RU2000118713/14A RU2000118713A RU2197987C2 RU 2197987 C2 RU2197987 C2 RU 2197987C2 RU 2000118713/14 A RU2000118713/14 A RU 2000118713/14A RU 2000118713 A RU2000118713 A RU 2000118713A RU 2197987 C2 RU2197987 C2 RU 2197987C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
different
complexes
carrier
plasmid
Prior art date
Application number
RU2000118713/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000118713A (en
Inventor
М.М. Шавловский
Н.И. Синогеева
В.С. Баранов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "АСГЛ-Исследовательские Лаборатории"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "АСГЛ-Исследовательские Лаборатории" filed Critical Закрытое акционерное общество "АСГЛ-Исследовательские Лаборатории"
Priority to RU2000118713/14A priority Critical patent/RU2197987C2/en
Publication of RU2000118713A publication Critical patent/RU2000118713A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2197987C2 publication Critical patent/RU2197987C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method deals with treating diseases associated with different genetic disorders obtained during patient's life or caused as a result of inherited pathology. The method deals with applying either lactoferrin (LF) and/or its conjugates as a carrier of foreign genetic information for gene therapy. At injecting laboratory animals with complexes of intact LF and plasmid DNA, containing different marker genes, genetic material penetrates tissues possessing membranous LF receptors and is expressed there. Moreover, synthesis of end products of introduced genes' expression is observed in different groups of muscular fibers. Expression of marker genes in different tissues takes place, also, at injecting complexes of DNA along with LF derivatives containing either DNA-condensing polycation or DNA-condensing polycation and high-molecular polymeric carrier - dextran or phycol. Efficiency of complex-formation with LF or with its derivatives and subsequent delivery of genetic material into cells depends upon plasmid nature. Advantage of the present innovation is in the fact that the mentioned product could be used in the field of gene therapy of different human and animal diseases. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к лечению заболеваний, связанных с различными генетическими нарушениями, приобретенными больным в течение жизни или вызванными наследственной патологией. The invention relates to medicine, namely to the treatment of diseases associated with various genetic disorders acquired by a patient during his life or caused by a hereditary pathology.

Известны многочисленные средства доставки генетического материала в виде рекомбинантных генов в эукариотические клетки. При этом используют две принципиально разные группы средств:
1. Вирусные частицы (упаковка целевых генов в вирусные частицы) [1].
Numerous means of delivering genetic material in the form of recombinant genes into eukaryotic cells are known. In this case, two fundamentally different groups of means are used:
1. Viral particles (packaging of target genes into viral particles) [1].

2. Плазмиды (бактериальные автономно реплицирующиеся частиц со встроенными целевыми генами) [2]. 2. Plasmids (bacterial autonomously replicating particles with integrated target genes) [2].

При доставке с помощью вирусов достигается очень высокая эффективность встраивания целевых генов в клетки реципиента. Однако при этом организм может отвечать на введение вирусных частиц иммунной реакцией и постоянно существует опасность реверсии вируса до патогенного состояния. Кроме того, наработка вирусных частиц с целевыми генами технологически весьма сложна. Использование плазмид в качестве средств доставки имеет ряд преимуществ, так как не вызывает иммунизации организма, что позволяет плазмиды вводить повторно на протяжении длительного времени. Это особенно важно, например, при коррекции генетических дефектов. Вместе с тем не ограничивается размер экзогенного гена, встраиваемого в плазмиду. Кроме того, производство плазмид определенного состава и свойств высоко технологично (быстрое размножение плазмид в легко культивируемых бактериальных клетках). Поэтому разработка невирусных средств доставки генетического материала в эукариотические клетки целостного организма является весьма актуальной. When delivered using viruses, a very high efficiency of embedding target genes into recipient cells is achieved. However, in this case, the body can respond to the introduction of viral particles by an immune response and there is always a danger of the virus reversing to a pathogenic state. In addition, the production of viral particles with target genes is technologically very difficult. The use of plasmids as delivery vehicles has several advantages, since it does not cause immunization of the body, which allows plasmids to be reintroduced over a long period of time. This is especially important, for example, in the correction of genetic defects. However, the size of the exogenous gene inserted into the plasmid is not limited. In addition, the production of plasmids of a certain composition and properties is highly technological (rapid multiplication of plasmids in easily cultured bacterial cells). Therefore, the development of non-viral means of delivering genetic material to eukaryotic cells of an entire organism is highly relevant.

Невирусные способы можно условно разделить на следующие группы:
1. механические - прямое введение материала в ядра клеток (может использоваться только для введения генетического материала в клетки вне организма) [3].
Non-viral methods can be divided into the following groups:
1. mechanical - direct introduction of material into cell nuclei (can only be used to introduce genetic material into cells outside the body) [3].

2. физические - электропорация (внедрение плазмид в клетки под действием электрического поля), бомбардировка тканей микрочастицами [4]. 2. physical - electroporation (the introduction of plasmids into cells under the influence of an electric field), the bombardment of tissues by microparticles [4].

3. химические (биологические) - использование для переноса ДНК липосом [5], катионных липидов [6] и других соединений. 3. chemical (biological) - the use of liposomes [5], cationic lipids [6] and other compounds for DNA transfer.

Недостатком невирусных способов коррекции заболеваний, связанных с генетическими нарушениями, является отсутствие тканеспецифичности доставки экзогенного генетического материала в клетки реципиента. Для достижения тканеспецифического транспорта полинуклеотидов используют носители чужеродного генетического материала, включающие в свой состав специальные компоненты, которые обеспечивают транспорт целевого генетического материала в клетки-мишени. Например, лиганды интернализующих клеточных рецепторов. Такими лигандами могут выступать: железотранспортный белок плазмы крови - трансферрин [7] , асиалогликопротеины или галактозильные производные катионных полимеров [8], а также некоторые другие лиганды. A disadvantage of non-viral methods for the correction of diseases associated with genetic disorders is the lack of tissue specificity of delivery of exogenous genetic material to the cells of the recipient. To achieve tissue-specific transport of polynucleotides, carriers of foreign genetic material are used, which include special components that ensure the transport of the target genetic material to target cells. For example, ligands of internalizing cell receptors. Such ligands can be: the plasma transport protein of blood plasma — transferrin [7], asialoglycoproteins or galactosyl derivatives of cationic polymers [8], as well as some other ligands.

Задача изобретения - разработать эффективное тканеспецифическое неимунногенное средство доставки (носитель) чужеродного генетического материала в эукариотические клетки, которое можно получать с высокой воспроизводимостью простым технологическим путем. The objective of the invention is to develop an effective tissue-specific non-immunogenic means of delivery (carrier) of foreign genetic material into eukaryotic cells, which can be obtained with high reproducibility by a simple technological method.

Поставленная задача реализуется применением лактоферрина (ЛФ) в качестве носителя чужеродной генетической информации для генной терапии. Причем можно применять в качестве носителя чужеродной генетической информации ЛФ в виде конъюгатов с ДНК-конденсирующими агентами и/или высокомолекулярными соединениями. The task is realized by the use of lactoferrin (LF) as a carrier of foreign genetic information for gene therapy. Moreover, LF can be used as a carrier of foreign genetic information in the form of conjugates with DNA condensing agents and / or high molecular weight compounds.

ЛФ - железопереносящий белок молока и нейтрофилов млекопитающих (структурный гомолог трансферрина плазмы крови) (9). В большом количестве этот белок содержится в молозиве и грудном молоке. Этот белок состоит из одной полипептидной цепи с молекулярной массой ~80 кДa. Определение первичной структуры показало, что полипептидная цепь состоит из 680-700 аминокислот и может быть разделена на 2 гомологичные части, каждая из которых очень прочно связывает 2 иона Fe3+ [10]. На сегодняшний день используют только иммунопротекторные, антибактериальные и/или противовоспалительные свойства этого белка [11, 12]. Из описанных ранее свойств ЛФ явным образом не вытекает возможность использования его в качестве носителя генетической информации для генной терапии.LF is an iron-transporting protein of milk and mammalian neutrophils (structural homolog of plasma plasma transferrin) (9). This protein is found in large quantities in colostrum and breast milk. This protein consists of a single polypeptide chain with a molecular weight of ~ 80 kDa. The determination of the primary structure showed that the polypeptide chain consists of 680–700 amino acids and can be divided into 2 homologous parts, each of which binds 2 Fe 3+ ions very strongly [10]. To date, only the immunoprotective, antibacterial and / or anti-inflammatory properties of this protein are used [11, 12]. The previously described properties of LF do not explicitly imply the possibility of using it as a carrier of genetic information for gene therapy.

Примеры осуществления изобретения:
Для лечебных целей мы использовали комплексы исходного немодифицированного ЛФ с целевыми ДНК. Лечебный эффект наблюдали после трансфекции в интервале от 2 до 60 дней при стандартном содержании лабораторных животных. Для выявления лечебного эффекта определяли степень экспрессии целевого гена по накоплению синтезируемого белкового продукта [13] или по специфической активности этого продукта [14].
Examples of the invention:
For therapeutic purposes, we used complexes of the initial unmodified LF with the target DNA. The therapeutic effect was observed after transfection in the range from 2 to 60 days with standard laboratory animals. To identify the therapeutic effect, the degree of expression of the target gene was determined by the accumulation of the synthesized protein product [13] or by the specific activity of this product [14].

Пример 1. Example 1

Перед каждым введением 1 животному 1-50 мкг плазмидной ДНК смешивали с 0,1 мкг - 4 мг очищенного исходного ЛФ (конечная концентрация ЛФ в пробе 0,01-60 мкг/мкл) в буфере, содержащим 0,14 М NaCl и 0,01 М NaHPO3 и в объеме 5-100 мкл.Before each introduction to 1 animal, 1-50 μg of plasmid DNA was mixed with 0.1 μg - 4 mg of purified starting LF (final concentration of LF in the sample 0.01-60 μg / μl) in a buffer containing 0.14 M NaCl and 0, 01 M NaHPO 3 and in a volume of 5-100 μl.

Анализ взаимодействия плазмидной ДНК с немодифицированным ЛФ осуществляли при помощи электрофореза в 0,8% агарозном геле, содержащем бромистый этидий [15] . Оптимальные соотношения для образования комплекса ДНК с ЛФ оценивали по уменьшению электрофоретической подвижности ДНК. Фиг. 1 представляет электрофорез в агарозе некомплексированной плазмиды pDMDl (часть А, дорожка 1), комплексов немодифицированного ЛФ в возрастающих количествах и плазмиды pDMDl (часть А, дорожки 2-4). An analysis of the interaction of plasmid DNA with unmodified LF was carried out by electrophoresis in 0.8% agarose gel containing ethidium bromide [15]. The optimal ratios for the formation of a complex of DNA with LF were evaluated by a decrease in the electrophoretic mobility of DNA. FIG. 1 represents agarose electrophoresis of uncomplexed plasmid pDMDl (part A, lane 1), complexes of unmodified LF in increasing amounts, and plasmid pDMDl (part A, lanes 2-4).

Пример 2. Example 2

Трансфекция мышечных волокон беспородных мышей плазмидами с экспрессируемым геном бактериальной бета-галактозидазы при помощи комплексов на основе ЛФ. Transfection of muscle fibers in outbred mice with plasmids with the expressed bacterial beta-galactosidase gene using LF-based complexes.

В качестве гена-репортера использовали ген бактериальной бетагалактозидазы под эукариотическим промотором в составе плазмиды pCMVLacZ. Конструкции плазмидной ДНК в комплексе с немодифицированным ЛФ (приготовление см. пример 1) вводили от 1 до 5 раз в течение 2 недель в четырехглавую мышцу бедра (musculus quadriceps femori). Под нембуталовым наркозом животных фиксировали на специальном столике, разрезали кожу над мышцей и под контролем бинокулярной лупы при помощи инсулинового шприца вводили 5-100 мкл раствора за 1 раз, содержащего испытуемые соединения или некомплексированную плазмиду в качестве контроля. Животных забивали через 2-60 дней после введения комплексов. После проведения гистохимической окраски на выявление бетагалактозидазной активности для установления характера и локализации окраски мышцы, обработанные X-gal, заливали парафином по стандартной методике и готовили гистологические препараты [16]. Участки ткани с бетагалактозидазной активностью выявляли по появлению специфичного сине-зеленого окрашивания. The bacterial betagalactosidase gene under the eukaryotic promoter in the plasmid pCMVLacZ was used as the reporter gene. Plasmid DNA constructs in complex with unmodified LF (for preparation see Example 1) were injected 1 to 5 times over 2 weeks into the quadriceps femoris muscle (musculus quadriceps femori). Under nembutal anesthesia, the animals were fixed on a special table, the skin above the muscle was cut, and under the control of a binocular magnifier, 5-100 μl of a solution containing 1 test compounds or an uncomplexed plasmid was introduced as a control using an insulin syringe. Animals were slaughtered 2-60 days after administration of the complexes. After histochemical staining for the detection of betagalactosidase activity to establish the nature and localization of staining, the muscles treated with X-gal were paraffin embedded in a standard procedure and histological preparations were prepared [16]. Plots of tissue with betagalactosidase activity were detected by the appearance of specific blue-green staining.

В результате получили, что в мышце введения комплексов ДНК с интактным ЛФ отчетливо прокрашиваются тяжи, соответствующие трансфицированным волокнам. Фиг.2 представляет результаты цитохимического выявления активности гена бета-галактозидазы на гистологических срезах musculus quadriceps femori в контралатеральной мышце (А), в мышце введения (Б) после внутримышечного введения мышам плазмиды pCMVLacZ в комплексе с немодифицированным ЛФ. Анализ природы и характера полученной окраски на парафиновых срезах подтвердил соответствие окрашенных участков мышечным волокнам. В одноименной мышце контралатеральной конечности и в других мышцах передних и задних конечностей окраски не наблюдали. В контрольных экспериментах не выявляли окрашенных мышечных волокон, содержащих активную бета-галактозидазу - продукт экспрессии маркерного экзогенного гена. As a result, it was obtained that in the muscle of the introduction of DNA complexes with intact LF, strands corresponding to transfected fibers are clearly stained. Figure 2 presents the results of cytochemical detection of beta-galactosidase gene activity on histological sections of musculus quadriceps femori in the contralateral muscle (A), in the injection muscle (B) after intramuscular administration to the mice of the plasmid pCMVLacZ in combination with unmodified LF. An analysis of the nature and nature of the color obtained on paraffin sections confirmed the correspondence of the stained areas to muscle fibers. In the same muscle of the contralateral limb and in other muscles of the anterior and posterior limbs, color was not observed. In control experiments, no stained muscle fibers containing active beta-galactosidase, the product of the expression of the marker exogenous gene, were detected.

Таким образом, комплексы на основе интактного ЛФ и плазмидной ДНК проникли в мышечные волокна и обеспечили экспрессию содержащихся в плазмиде экзогенных генов. Thus, complexes based on intact LF and plasmid DNA penetrated muscle fibers and ensured the expression of exogenous genes contained in the plasmid.

Пример 3. Example 3

Трансфекция мышечных волокон мышей линии mdx (модель миодистрофии Дюшенна) рекомбинантной плазмидой, содержащей ген дистрофина человека, при помощи интактного ЛФ человека. Transfection of muscle fibers of mdx mice (Duchenne model of myodystrophy) with a recombinant plasmid containing the human dystrophin gene using intact human LF.

Исследование проводили на самцах мышей F1 гибридов CBAxC57BL110J +/+ и на C57BL6J mdx/mdx (биологических моделях миодистрофии Дюшенна) в возрасте около 3 месяцев и весом до 25 г. В качестве маркера использовали кДНК-копию (12 т. п. н.) гена дистрофина человека в плазмиде pDMDl (16 т.п.н.) (вектор pJ4Ω с экспрессирующимся в эукариотических клетках геном дистрофина под контролем промотора MoMuLTR). Комплексы ЛФ-плазмидная ДНК готовили и вводили животным как указано в примере 1. The study was performed on male mice of F1 CBAxC57BL110J + / + hybrids and on C57BL6J mdx / mdx (biological models of Duchenne myodystrophy) at the age of about 3 months and weighing up to 25 g. A cDNA copy (12 bp) was used as a marker the human dystrophin gene in plasmid pDMDl (16 kb) (pJ4Ω vector with the dystrophin gene expressed in eukaryotic cells under the control of the MoMuLTR promoter). LF-plasmid DNA complexes were prepared and administered to animals as described in Example 1.

Через 5-60 дней после введения мышей забивали дислокацией шейных позвонков, извлекали четырехглавые мышцы опытной и контралатеральной конечностей, а также другие мышцы, фиксировали их в жидком азоте и готовили серийные криостатные срезы толщиной 5-10 мкм. Иммуноцитохимическую окраску на наличие дистрофина осуществляли путем инкубации срезов с кроличьими поликлональными антителами к С-концевому участку дистрофина человека и далее в среде с овечьими противокроличьими антителами, содержащими флуоресцентную метку. Подсчет дистрофинположительных мышечных волокон проводили на флуоресцентных микроскопах фирм "Leitz" и "Axioscope" ("Opton") при 240-1200-кратном увеличении. После регистрации числа дистрофин-положительных волокон срезы отмывали и окрашивали гематоксилин-эозином. Подсчитывали среднее число волокон на один срез. На поперечных криосрезах мышечных волокон, окрашенных специфичными к дистрофину антителами, наблюдались кластеры дистрофин-положительных мышечных волокон, которые не обнаруживались в мышцах мышей mdx. Фиг. 3 представляет результат иммунохимической окраски криостатных срезов musculus quadriceps femori на дистрофии: мышь mdx на 21 день после внутримышечной трансфекции комплексом pDMDl + немодифицированный ЛФ (А), интактная мышь mdx (Б), мышь CBAxC57B110J +/+ - положительный контроль (В). Характерной особенностью трансфекции кДНК гена дистрофина являлся отчетливый полиморфизм локализации дистрофина человека в мышечных волокнах мыши. Были выявлены 3 основных варианта внутриклеточного распределения дистрофина:
1) типичные кластеры дистрофин-положительных мышечных волокон с четкой присарколемной локализацией дистрофина;
2) волокна с фрагментами присарколемного дистрофина;
3) волокна с диффузной окраской миоплазмы на дистрофии.
5-60 days after administration, the mice were sacrificed by dislocation of the cervical vertebrae, the quadriceps muscles of the experimental and contralateral limbs, as well as other muscles were removed, fixed in liquid nitrogen and serial cryostatic sections 5-10 μm thick were prepared. Immunocytochemical staining for the presence of dystrophin was carried out by incubating sections with rabbit polyclonal antibodies to the C-terminal portion of human dystrophin and then in a medium with sheep anti-rabbit antibodies containing a fluorescent label. Dystrophin-positive muscle fibers were counted using fluorescence microscopes from Leitz and Axioscope (Opton) at a magnification of 240-1200. After recording the number of dystrophin-positive fibers, the sections were washed and stained with hematoxylin-eosin. The average number of fibers per section was counted. On transverse cryosections of muscle fibers stained with dystrophin-specific antibodies, clusters of dystrophin-positive muscle fibers were observed that were not found in the muscles of mdx mice. FIG. Figure 3 presents the result of immunochemical staining of cryostatic sections of musculus quadriceps femori for dystrophy: mdx mouse on day 21 after intramuscular transfection with pDMDl + complex unmodified LF (A), intact mdx mouse (B), CBAxC57B110J + / + mouse - positive control (C). A characteristic feature of dystrophin gene cDNA transfection was a distinct polymorphism of localization of human dystrophin in mouse muscle fibers. 3 main variants of the intracellular distribution of dystrophin were identified:
1) typical clusters of dystrophin-positive muscle fibers with a clear subarcolemal localization of dystrophin;
2) fibers with fragments of a priscarolem dystrophin;
3) fibers with diffuse coloration of myoplasma on dystrophy.

По визуальной оценке большинство дистрофин-положительных волокон относятся к первым двум типам. By visual assessment, most dystrophin-positive fibers belong to the first two types.

Введение некомплексированной ("голой") плазмиды pDMDl приводит к появлению от 2,1 до 3,3% дистрофин-положительных мышечных волокон. Введение комплексов ЛФ с pDMDl в зависимости от длительности экспозиции индуцирует появление от 5,5 до 14,4% дистрофин-положительных мышечных волокон. При этом наблюдали увеличение числа дистрофин-положительных мышечных волокон как в мышце введения, так и в одноименной мышце контралатеральной лапы и в мышцах других конечностей. По числу дистрофин-положительных мышечных волокон мышцы разных конечностей существенно не различались, однако максимальный эффект наблюдали в мышцах контралатеральной лапы. The introduction of an uncomplexed ("naked") plasmid pDMDl leads to the appearance of from 2.1 to 3.3% of dystrophin-positive muscle fibers. The introduction of complexes of LF with pDMDl, depending on the duration of exposure, induces the appearance of from 5.5 to 14.4% of dystrophin-positive muscle fibers. At the same time, an increase in the number of dystrophin-positive muscle fibers was observed both in the introduction muscle, and in the same muscle of the contralateral paw and in the muscles of other extremities. According to the number of dystrophin-positive muscle fibers, muscles of different extremities did not differ significantly, however, the maximum effect was observed in the muscles of the contralateral paw.

Таким образом, отчетливо проявляется способность ЛФ стимулировать проникновение и экспрессию гена дистрофина человека в лишенных дистрофина мышечных волокнах мутантных особей мышей. Thus, the ability of LF to stimulate the penetration and expression of the human dystrophin gene in dystrophin-free muscle fibers of mutant mice is clearly manifested.

Для лечебных целей мы также использовали комплексы целевых ДНК с различными производными ЛФ, например конъюгатами ЛФ с ДНК-конденсирующими поликатионами (полилизин, полиэтиленимин и др.), высокомолекулярными полимерами (фиколл, декстран и др.) и другими соединениями, обеспечивающими специальные функции конечных комплексов. Лечебный эффект наблюдали после трансфекции в интервале от 2 до 60 дней при стандартном содержании лабораторных животных. Для выявления лечебного эффекта определяли степень экспрессии целевого гена по накоплению синтезируемого белкового продукта [13] или по специфической активности этого продукта [14]. For therapeutic purposes, we also used complexes of target DNA with various derivatives of LF, for example, LF conjugates with DNA condensing polycations (polylysine, polyethyleneimine, etc.), high molecular weight polymers (ficoll, dextran, etc.) and other compounds that provide special functions of the final complexes . The therapeutic effect was observed after transfection in the range from 2 to 60 days with standard laboratory animals. To identify the therapeutic effect, the degree of expression of the target gene was determined by the accumulation of the synthesized protein product [13] or by the specific activity of this product [14].

Белок-полинуклеотидные частицы, включающие в свой состав конъюгаты ЛФ, получали последовательно. Сначала синтезировали различные конъюгаты ЛФ, которые затем связывали при определенных условиях с целевым геном. Protein-polynucleotide particles, including LF conjugates, were prepared sequentially. First, various LF conjugates were synthesized, which were then bound under certain conditions to the target gene.

Пример 4. Example 4

Синтез конъюгатов на основе ЛФ и полилизина осуществляли добавлением к очищенному ЛФ 1-50-кратный молярный избыток ангидрида йодуксусной кислоты, смесь инкубировали при постоянном перемешивании 1 ч при комнатной температуре, избыток низкомолекулярного реагента отделяли диализом. Аналогично ангидридом йодоуксусной кислоты обрабатывали полилизин (мол. м. 2 - 150 кДa). Далее к активированному полилизину добавляли 50-100-кратный (по отношению к начальному количеству ангидрида йодоуксусной кислоты) избыток дитиотреитола и смесь после часовой инкубации при комнатной температуре диализовали против физиологического раствора. Модифицированные таким образом полилизин и ЛФ смешивали в количественном соотношении 1:1 - 1:15 соответственно. The LF – polylysine-based conjugates were synthesized by adding 1–50-fold molar excess of iodoacetic anhydride to the purified LF, the mixture was incubated with constant stirring for 1 h at room temperature, the excess of low molecular weight reagent was separated by dialysis. Similarly, iodoacetic acid anhydride was treated with polylysine (mol. M 2 - 150 kDa). Then, a 50-100-fold (relative to the initial amount of iodoacetic anhydride) excess dithiothreitol was added to the activated polylysine, and the mixture was dialyzed against physiological saline after an hour incubation at room temperature. Polylysine and LF modified in this way were mixed in a quantitative ratio of 1: 1 - 1:15, respectively.

Пример 5. Example 5

Синтез конъюгатов на основе носителя фикол-400 осуществляли по схеме: 50-500 мг фикола-400 растворяли в 3-30 мл 50% водного ацетона и добавляли 0,15-1,5 мл ацетонового раствора BrCN (100 мг/мл) и 0,15-1,5 мл ацетонового раствора триэтиламина (150 мг/мл). Смесь инкубировали 5 мин при температуре -20oС. Далее активированный фикол осаждали ацетоном с добавлением 0,2 н. НСl и промывали 1-5 раз. Затем к аликвоте растворенного в воде фикола добавляли 10-100-кратный молярный избыток восстановленного глутатиона и рН раствора доводили до 7,5-9,4 при помощи NaHCO3 - Na2CO3. Смесь инкубировали в течение 12 часов при комнатной температуре. Избыток непрореагировавшего реагента отделяли путем ультрафильтрации. К тиоловому производному фикола добавляли 1-15-кратный молярный избыток полилизина, модифицированного йодацетатом и 1-50-кратный молярный избыток ЛФ, также модифицированного йодацетатом.The synthesis of conjugates based on the carrier ficol-400 was carried out according to the scheme: 50-500 mg of ficol-400 was dissolved in 3-30 ml of 50% aqueous acetone and 0.15-1.5 ml of BrCN acetone solution (100 mg / ml) and 0 were added 15-1.5 ml of an acetone solution of triethylamine (150 mg / ml). The mixture was incubated for 5 min at a temperature of -20 o C. Then the activated ficol precipitated with acetone with the addition of 0.2 N. Hcl and washed 1-5 times. Then, a 10-100-fold molar excess of reduced glutathione was added to an aliquot of the ficol dissolved in water, and the pH of the solution was adjusted to 7.5-9.4 with NaHCO 3 - Na 2 CO 3 . The mixture was incubated for 12 hours at room temperature. Excess unreacted reagent was separated by ultrafiltration. A 1-15-fold molar excess of polylysine modified with iodoacetate and a 1-50-fold molar excess of LF also modified with iodoacetate were added to the thiol derivative of ficol.

Для доказательства получения конъюгатов использовали метод электрофореза в полиакриламидном геле в денатурирующих условиях [17]. Изменение электрофоретической подвижности исследуемой пробы в отличие от электрофоретической подвижности немодифицированного ЛФ подтверждало образование химической связи. Вместе с тем проводили иммунологическую характеристику конъюгатов методом ракетного иммунофореза [18], иммуноблоттинга [19]. Предлагаемый способ синтеза производных ЛФ действительно дает возможность получить частицы, включающие в свой состав как ЛФ, так и дополнительные компоненты специального назначения (поликатионы, фикол и др.). To prove the production of conjugates, the method of polyacrylamide gel electrophoresis under denaturing conditions was used [17]. The change in the electrophoretic mobility of the test sample, in contrast to the electrophoretic mobility of unmodified LF, confirmed the formation of a chemical bond. At the same time, immunological characterization of the conjugates was carried out by the method of missile immunophoresis [18], immunoblotting [19]. The proposed method for the synthesis of derivatives of LF really makes it possible to obtain particles that include both LF and additional special-purpose components (polycations, ficol, etc.).

Пример 6. Example 6

Полученные конъюгаты соединяли с плазмидными ДНК путем постепенного добавления раствора конъюгата к раствору ДНК при температуре 0 - +4oС, при постоянном перемешивании и содержании NaCl в растворах в количестве 0,15-1,5 М.The resulting conjugates were combined with plasmid DNA by gradually adding the conjugate solution to the DNA solution at a temperature of 0 - + 4 o With constant stirring and the content of NaCl in solutions in the amount of 0.15-1.5 M.

Анализ взаимодействия плазмидной ДНК с конъюгатами ЛФ осуществляли при помощи электрофореза в 0,8% агарозном геле, содержащем бромистый этидий. К 1 мкг ДНК добавляли возрастающие количества конъюгата (пример 4 или 5) в объеме, равном объему раствора ДНК. После 15-минутной инкубации при комнатной температуре пробы подвергали электрофорезу в трис-боратной системе рН 8,0 [15] . Оптимальные соотношения для образования комплекса ДНК с ЛФ и с конъюгатами оценивали по уменьшению электрофоретической подвижности ДНК. Фиг. 1 представляет электрофорез в агарозе некомплексированной плазмиды pCMVLacZ (часть Б, дорожка 1), комплексов конъюгата ЛФ, выполненного как показано в примере 4, в возрастающих количествах и плазмиды pCMVLacZ (часть Б, дорожки 2-5). An analysis of the interaction of plasmid DNA with LF conjugates was carried out by electrophoresis in a 0.8% agarose gel containing ethidium bromide. Increasing amounts of conjugate (Example 4 or 5) were added to 1 μg of DNA in a volume equal to the volume of the DNA solution. After a 15-min incubation at room temperature, the samples were subjected to electrophoresis in a Tris-borate system, pH 8.0 [15]. The optimal ratios for the formation of a complex of DNA with LF and with conjugates were evaluated by a decrease in the electrophoretic mobility of DNA. FIG. 1 represents agarose electrophoresis of uncomplexed plasmid pCMVLacZ (part B, lane 1), complexes of the LF conjugate, made as shown in example 4, in increasing quantities, and plasmid pCMVLacZ (part B, lanes 2-5).

Пример 7. Example 7

Трансфекция мышечных волокон мышей линии mdx (модель миодистрофии Дюшенна) рекомбинантной плазмидой, содержащей ген дистрофина человека, при помощи конъюгатов ЛФ человека. Transfection of muscle fibers of mdx mice (Duchenne myodystrophy model) with a recombinant plasmid containing the human dystrophin gene using human LF conjugates.

Белок-полинуклеотидные частицы, включающие в свой состав конъюгаты ЛФ, получали, как описано в примере 6. Protein-polynucleotide particles comprising LF conjugates were prepared as described in Example 6.

Экспрессию гена дистрофина в мышечных волокнах мутантных мышей оценивали, как указано в примере 2. Найдено, что производные ЛФ, так же как и исходный ЛФ, стимулируют продукцию дистрофина в мышечных волокнах с появлением до 6,8% дистрофин-положительных мышечных волокон. Dystrophin gene expression in the muscle fibers of mutant mice was evaluated as described in Example 2. It was found that LF derivatives, as well as the original LF, stimulate dystrophin production in muscle fibers with the appearance of up to 6.8% dystrophin-positive muscle fibers.

Подбор оптимального тканеспецифического носителя (немодифицированный ЛФ или конъюгаты на его основе) чужеродной генетической информации устанавливается в каждом случае отдельно, что связано с природой используемой нуклеотидной последовательности. The selection of the optimal tissue-specific carrier (unmodified LF or conjugates based on it) of foreign genetic information is established separately in each case, which is associated with the nature of the nucleotide sequence used.

Отличительные особенности и преимущества генно-терапевтических комплексов на основе носителя ЛФ или его конъюгатов связаны со следующими свойствами белка:
1. Устойчивостью фрагмента, связывающегося с собственными рецепторами ЛФ, к протеолитической деградации трипсиноподобными ферментами.
Distinctive features and advantages of gene-therapeutic complexes based on the LF carrier or its conjugates are associated with the following properties of the protein:
1. Resistance of the fragment binding to its own LF receptors to proteolytic degradation by trypsin-like enzymes.

2. Устойчивостью к воздействию лизосомальных ферментов. 2. Resistance to lysosomal enzymes.

3. Наличием сигнала ядерной транслокации (обеспечивает транспорт ЛФ-содержащих комплексов непосредственно в ядро клетки). 3. The presence of a nuclear translocation signal (provides transport of LF-containing complexes directly to the cell nucleus).

4. Отсутствием иммунного ответа при введении особям того же вида, что и источник данного белка. Поэтому введение комплексов на основе ЛФ может осуществляться повторно, что важно при лечении, например, наследственных заболеваний, когда необходима постоянная, на протяжении всей жизни коррекция нарушенной функции гена. 4. The absence of an immune response when introduced to individuals of the same species as the source of this protein. Therefore, the introduction of complexes based on LF can be repeated, which is important in the treatment of, for example, hereditary diseases, when a constant, throughout life, correction of impaired gene function is necessary.

5. Низкая начальная концентрация ЛФ в плазме крови не вызывает конкуренции между свободным ЛФ организма и вводимыми комплексами ДНК с ЛФ. Вместе с тем ЛФ может быть легко получен из молока или в виде рекомбинантного белка в бактериальной культуре. 5. The low initial concentration of LF in the blood plasma does not cause competition between free LF of the body and the introduced DNA complexes with LF. However, LF can be easily obtained from milk or as a recombinant protein in a bacterial culture.

Перечень фигур
Фиг.1. Электрофорез в агарозном геле комплесов плазмидных ДНК с немодифицированным ЛФ (часть А) и с конъюгатом ЛФ (часть Б).
List of figures
Figure 1. Agarose gel electrophoresis of plasmid DNA complexes with unmodified LF (part A) and with LF conjugate (part B).

Фиг. 2. Цитохимическое выявление активности гена бета-галактозидазы на гистологических срезах musculus quadriceps femori в контралатеральной мышце (А), в мышце введения (Б) после внутримышечного введения мышам плазмиды pCMVLacZ в комплексе с немодифицированным ЛФ. FIG. 2. Cytochemical detection of beta-galactosidase gene activity on histological sections of musculus quadriceps femori in the contralateral muscle (A), in the injection muscle (B) after intramuscular administration to the mice of the plasmid pCMVLacZ in combination with unmodified LF.

Фиг. 3. Иммунохимическая окраска криостатных срезов musculus quadriceps femori на дистрофии: мышь mdx на 21 день после внутримышечной трансфекции комплексом pDMD 1 + не модифицированный ЛФ (А), интактная мышь mdx, мышь CBAxC57B110J +/+ - положительный контроль (В). FIG. 3. Immunochemical staining of cryostat sections of musculus quadriceps femori for dystrophy: mdx mouse 21 days after intramuscular transfection with pDMD 1 + complex unmodified LF (A), intact mdx mouse, CBAxC57B110J + / + mouse - positive control (B).

Источники информации
1. Biotechnology, 1995, 13, pp. 222-225.
Sources of information
1. Biotechnology, 1995, 13, pp. 222-225.

2. J. Mol. Med., 1995, 73, 10, pp. 479-486. 2. J. Mol. Med., 1995, 73, 10, pp. 479-486.

3. Cell, 1980 22, (2 Pt 2), pp. 479-488. 3. Cell, 1980 22, (2 Pt 2), pp. 479-488.

4. Science, 1990, 250, pp. 1421-1423. 4. Science, 1990, 250, pp. 1421-1423.

5. J. Biol. Chem., 1980, 255, pp. 10431-10435. 5. J. Biol. Chem., 1980, 255, pp. 10431-10435.

6. Hum. Gene Therapy, 1996, 7, pp. 1437-1446. 6. Hum. Gene Therapy, 1996, 7, pp. 1437-1446.

7. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, v. 88, pp. 8850-8854. 7. Proc. Natl. Acad Sci. USA, 1991, v. 88, pp. 8850-8854.

8. Bioconjugate Chem., 1995, 6, pp. 401-410. 8. Bioconjugate Chem., 1995, 6, pp. 401-410.

9. Acta Chem. Scand., 1960, 14, pp. 510-512. 9. Acta Chem. Scand., 1960, 14, pp. 510-512.

10. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1987, 84, pp. 1769-1763. 10. Proc. Natl. Acad Sci. USA, 1987, 84, pp. 1769-1763.

11. Заявка на патент РФ 94035529, опубликованная 20.09.96. 11. The application for a patent of the Russian Federation 94035529, published on 09/20/96.

12. Заявка на патент РФ 95102930/14, опубликованная 27.08.97. 12. The application for a patent of the Russian Federation 95102930/14, published on 08.27.97.

13. Генетика, 1998, т. 34, 7, с. 876-882. 13. Genetics, 1998, v. 34, 7, p. 876-882.

14. Cell, 1984 (part 2), 39, pp. 653-662. 14. Cell, 1984 (part 2), 39, pp. 653-662.

15. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Lab., Cold Spring Harbor, NY), 1989. V. 3. 15. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Lab., Cold Spring Harbor, NY), 1989. V. 3.

16. Микроскопическая техника. М.: Советская наука, 1957, 137 с. 16. Microscopic technology. M .: Soviet science, 1957, 137 p.

17. Nature, 1970, 227, рр. 680-685. 17. Nature, 1970, 227, pp. 680-685.

18. Anal. Bioch, 1966, 15, 1, pp. 45-52. 18. Anal. Bioch, 1966, 15, 1, pp. 45-52.

19. Anal. Biochem., 1981, 112, pp. 195-203. 19. Anal. Biochem., 1981, 112, pp. 195-203.

Claims (2)

1. Применение лактоферрина в качестве носителя чужеродной генетической информации для генной терапии. 1. The use of lactoferrin as a carrier of foreign genetic information for gene therapy. 2. Носитель чужеродной генетической информации, представляющий собой конъюгат лактоферрина с ДНК конденсирующими поликатионами или с ДНК конденсирующими поликатионами и фиколом или декстраном. 2. A carrier of foreign genetic information, which is a conjugate of lactoferrin with DNA condensing polycations or with DNA condensing polycations and ficol or dextran.
RU2000118713/14A 2000-07-07 2000-07-07 Carrier of foreign genetic information for gene therapy RU2197987C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000118713/14A RU2197987C2 (en) 2000-07-07 2000-07-07 Carrier of foreign genetic information for gene therapy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000118713/14A RU2197987C2 (en) 2000-07-07 2000-07-07 Carrier of foreign genetic information for gene therapy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000118713A RU2000118713A (en) 2002-06-27
RU2197987C2 true RU2197987C2 (en) 2003-02-10

Family

ID=20237864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000118713/14A RU2197987C2 (en) 2000-07-07 2000-07-07 Carrier of foreign genetic information for gene therapy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2197987C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1966240A1 (en) * 2005-12-30 2008-09-10 Evonik Röhm GmbH Peptides useful as cell-penetrating peptides
RU2537262C2 (en) * 2009-07-08 2014-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Фарма Ген" Molecular conjugates with polycationic section and ligand for delivery of dna and rna into cell and cell nucleus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1966240A1 (en) * 2005-12-30 2008-09-10 Evonik Röhm GmbH Peptides useful as cell-penetrating peptides
RU2537262C2 (en) * 2009-07-08 2014-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Фарма Ген" Molecular conjugates with polycationic section and ligand for delivery of dna and rna into cell and cell nucleus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5792645A (en) Protein-polycation nucleic acid complexes and methods of use
Fritz et al. Gene transfer into mammalian cells using histone-condensed plasmid DNA
US6077835A (en) Delivery of compacted nucleic acid to cells
US5844107A (en) Compacted nucleic acids and their delivery to cells
JP3056782B2 (en) Pharmaceutical compositions for expression of genes in target organs
Conley et al. Nanoparticles for retinal gene therapy
JPH09504425A (en) Transfection process
US9840542B2 (en) Methods and compositions for the packaging of nucleic acids into microglial exosomes for the targeted expression of polypeptides in neural cells
US6372720B1 (en) Liposome fusion and delivery vehicle
JPH04504125A (en) Expression of exogenous polynucleotide sequences in vertebrates
EP0805869A2 (en) Direct gene transfer into the ruminant mammary gland
US6740524B1 (en) Nucleic acid transfer phage
JPH10504709A (en) Use of bacterial components to enhance targeted delivery of polynucleotides to cells
EP3679140A1 (en) Stabilized cebpa sarna compositions and methods of use
TW496898B (en) A process for introducing nucleic acid/polycation complexes into mammalian cells and medium for transfection of mammalia cells
CA2497892A1 (en) Compositions and methods for tissue specific or inducible inhibition of gene expression
RU2197987C2 (en) Carrier of foreign genetic information for gene therapy
Déas et al. In vivo-targeted gene delivery using antibody-based nonviral vector
WO2023099884A1 (en) Pax6 sarna compositions and methods of use
AU749113B2 (en) Compositions and methods for highly efficient transfection
US6479464B1 (en) Compositions and methods for highly efficient transfection
RU2025487C1 (en) Method for target-oriented hygienic transformation of animal's mammary gland and device for administering genetic material into animal's mammary gland lactiferous duct
CA2090355C (en) Method of gene transfer using galactosylated histones
JPH09510358A (en) Recombinant adenovirus encoding brain-induced neurotrophic factor (BDNF)
JPS61275221A (en) Protein

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060708