В настоящее время генная терапия является одной из наиболее многообещающих тактик лечения различных заболеваний. Потенциальными терапевтическими агентами являются малые интерферирующие рибонуклеиновые кислоты (миРНК), которые инициируют процесс подавления эксперессии генов (сайлесинг генов). С помощью миРНК возможно лечение таких заболеваний, как рак, болезнь Паркинсона, ВИЧ-инфекция, диабет II типа и многие другие. Однако препятствием для широкого клинического применения терапевтических миРНК являются некоторые биологические ограничения (быстрая деградация, затрудненный транспорт в клетку), для преодоления которых могут использоваться различные системы доставки. Одними из перспективных носителей являются самоорганизующиеся в наночастицы гликополиаминокилоты, т.к. они позволяют инкапсулировать внутрь частиц терапевтический агент, являясь при этом стабильными, биодеградируемыми и нетоксичными.
В данном проекте планируется создание новых носителе миРНК на основе гликополимеров. В качестве состаляющих полимеров предполагается использование: N-глюкозамина для повышения биосовместимости носителей и понижения уровня захвата макрофагами. Кроме того, данный компонент может служить вектором направленной доставки к раковым клеткам; Триптофан обладает высокой аффиностью к клеточной мембране, балгодаря чему триптофан-содержащие производные обладают более высокой способностью к проникновению в клетки;Гистидин необходим для связывания отрицательно заряженной миРНК и дальнейшего высвобождения из эндосом.
Ранее в лаборатории биомедицинской химии СПбГУ были разработаны системы доставки миРНК на основе терполимеров лизина, глутаминовой кислоты и фенилаланина/изолейцина. Была показана эффективность РНК-интерференции фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) с использованием полученных систем.
Для прохождения стажировки была выбрана лаборатория профессора Томаса Шепера в Институте технической химии Университета Ганновера, т.к. там имеются всё неоходимое для проведения биологических исследований оборудование. Кроме того, вовлеченные в проект научные группы имеют обширный опыт совместных междисциплинарных исследований, подтвержденный публикациями в высокорейтинговых журналах.
В результате стажировки планируется получение и физико-химическая характеризация новых систем доставки миРНК на основе гликополиаминокислот, а также изучение их биолгических свойств. Планирующаяся работа входит в план работ по кандидатской диссертации заявителя.
Для получения новых систем доставки лекарственных веществ методом полимеризации с раскрытием цикла была синтезирована поли(глутаминовая кислота), которая в дальнейшем была модифицирована четырьмя агентами модификации по методу активированных эфиров. Для модификации использовали гидрофобные аминокислоты (триптофан/фенилаланин/тирозин/изолейцин), положительно заряженные аминокислоты (аргинин/орнитин), рН-чувствительную аминокислоту гистидин и N-глюкозамин. Таким образом были получены 7 образцов. Кроме того была проведена модификация поли(глутаминовой кислоты) триптофан-содержащим пептидом, орнитином и гистидином - 1 образец. Еще один образец был получен модификацией поли(виниламида янтарной кислоты) триптофан-содержащим пептидом, гистидином и орнитином. Таким образом, были получены 9 образцов поли(глутаминовой кислоты) и ПВАЯК с различными вариантами модификации карбоксильных групп.
Все полученные образцы были охарактеризованы методом динамического рассеяния света. Было показано, что размеры образуемых полимерами частиц в растворе не превышают 600 нм, индекс полидисперсности не превышает 0,3. Заряд поверхности частиц отрицательный, -45 мВ.
Для изучения биологических свойств полученных систем были проведены CTB-тесты определения токсичности частиц на клетках BEAS-2B и HEK 293. Было показано, что все образцы нетоксичны (выживаемость клеток выше 80%) при концентрациях ниже 250 мкг/мг. Кроме того, была изучена токсичность инкапсулированных паклитакселом частиц на клетках А549 и HeLa, определён показатель полулетальной дозы паклитаксела для полученных систем.
Методом проточной цитометрии по наличию/отсутствию изменения интенсивности флуоресценции была показана неэффективность использования полученных систем для доставки миРНК на клетках NIH-3T3.
Кроме того, по изменению плотности клеток J774 A1 после инкубации с полимерными частицами был изучен процесс их поглощения макрофагами.
