Одной из актуальных проблем в области генной терапии является разработка безопасного и эффективного средства доставки. Несмотря на то, что сейчас вирусные векторы являются ведущими платформами в клинических испытаниях генной терапии, они обладают высокой стоимостью производства и потенциальными рисками иммунного ответа, ограничивая развитие данной области. Эти недостатки вирусных векторов определяют актуальность разработки невирусных векторов с аналогичной эффективностью трансфекции.
Идеальный невирусный носитель для доставки должен служить двойным агентом, защищая олигонуклеотид от внеклеточных барьеров, и помогая преодолевать внутриклеточные барьеры для увеличения цитозольной доставки генетической конструкции. Одним из перспективных способов доставки генетических конструкций является использование интерполиэлектролитных комплексов, которые образуются в результате электростатических взаимодействий между катионными аминогруппами полимеров и анионными фосфатными группами нуклеиновых кислот. Высокая плотность заряда поликатионов часто обеспечивает эффективное связывание ДНК и проникновение в клетки, но в то же время затрудняет внутриклеточную распаковку генетической конструкции в цитоплазме. В наших предыдущих исследованиях мы показали, что такой эффект можно уменьшить, добавив в систему полианионы. Такие полианионы действуют как конкурентные противоионы, которые дестабилизируют полиплекс и помогают высвободить генетическую конструкцию в цитозоль. В данной работе мы предлагаем расширить идею конкурентного внедрения полианиона путем ковалентного объединения полианиона и поликатиона в одну макромолекулу. Для этого были выбраны биосовместимые и биоразлагаемые полимеры, такие как поли(L-лизин) и гиалуроновая кислота. Они будут объединены в одну макромолекулу с использованием метода прививки, который будет реализован с помощью реакции азид-алкинового циклоприсоединения. Вышеупомянутая химическая часть работы будет выполнена в Лаборатории биомедицинской химии Института химии Санкт-Петербургского государственного университета до приезда заявителя. В настоящее момент научные интересы заявителя сосредоточены на синтезе привитых сополимеров, содержащих в составе одной макромолекулы как поликатионные, так и полианионные фрагменты. Исследуется влияние различных факторов прививки на гидродинамический диаметр, распределение по размерам, ζ-потенциал получаемых наночастиц.
Стандартные биологические характеристики новых систем доставки генов, такие как цитотоксичность наночастиц, их клеточное проникновение и кинетика этого процесса, также должны быть выполнены, чтобы понять перспективы разработанных биоматериалов. Биологическая часть проекта может быть реализована в сотрудничестве с Institut für Technische Chemie, Leibniz Universität, Ганновер(ITC UH), в рамках программы G-RISC. Многолетнее плодотворное сотрудничество с ITC UH и высокоразвитая инфраструктура данного университета позволят выполнить поставленные задачи на высоком уровне.