Aquí se describe un protocolo para la generación de nanoliposomas catiónicos, que se basan en el método de película seca y pueden ser utilizado para la caja fuerte y una entrega eficiente de in vitro transcribe ARN mensajero.
Artículo de método
Aquí se describe un protocolo para la generación de nanoliposomas catiónicos, que se basan en el método de película seca y pueden ser utilizado para la caja fuerte y una entrega eficiente de in vitro transcribe ARN mensajero.
El desarrollo de RNA mensajero (mRNA)-base terapéutica para el tratamiento de diversas enfermedades, se convierte cada vez más importante debido a la positiva propiedades de in vitro transcripción mRNA (IVT). Con la ayuda de mRNA IVT, puede inducirse la síntesis de novo de una proteína deseada sin necesidad de cambiar el estado fisiológico de la célula diana. Por otra parte, biosíntesis de la proteína pueden ser precisamente controlada debido al efecto transitorio del mRNA IVT.
Para la transfección eficiente de células, nanoliposomas (NLps) pueden representar un vehículo de entrega segura y eficiente para el mRNA terapéutico. Este estudio describe un protocolo para generar seguro y eficiente catiónico NLps compuesto de colesterol DC y 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (droga) como un vector de la entrega para IVT mRNA. NLps tener definido el tamaño, una distribución homogénea y una capacidad de complejación alta y puede ser producidos utilizando el método de película seca. Por otra parte, presentamos sistemas de prueba diferentes para analizar la complejación y eficacias de transfección con sintético mejorado proteína verde fluorescente (eGFP) mRNA, así como su efecto en la viabilidad celular. En general, el protocolo presentado proporciona un acercamiento eficaz y seguro para la complejación de mRNA, que puede avanzar y mejorar la administración de terapéutica mRNA.
El uso de ARNm modificado para aplicaciones terapéuticas ha mostrado gran potencial en los últimos años. En enfermedades cardiovasculares, inflamatorias y monogenéticos, así como en el desarrollo de vacunas, el mRNA es un prometedor agente terapéutico1.
Terapia de reemplazo de la proteína con el mRNA ofrece varias ventajas sobre la terapia del gene clásico, basado en la transfección de la DNA en las células de destino2. La función de mRNA se inicia directamente en el citosol. Aunque el plásmido ADN (pDNA), una construcción de doble cadena, circular ADN que contiene una región promotora y una secuencia del gen que codifican la proteína terapéutica3, también actúa en el citosol, puede sólo ser incorporado en células que van a través de la mitosis en el momento de la transfección. Esto reduce el número de células transfected en el tejido1,4. Específicamente, la transfección de los tejidos con actividad de mitosis débiles, tales como células cardíacas, es difícil5. En contraste con pDNA, la transfección y traducción de mRNA ocurren en las células mitotic y no mitótica del tejido1,6. La integración viral de la DNA en el genoma del anfitrión puede venir con efectos mutagénicos o reacciones inmunes7,8, pero después de la transfección de células con una codificación de la proteína ARNm, la síntesis de novo de la proteína deseada inicia autónomamente9,10. Por otra parte, la síntesis de proteínas puede ajustarse precisamente a la necesidad del paciente a través de dosis individuales, sin interferir en el genoma y correr el riesgo de efectos mutagénicos11. El potencial de activación inmune de mRNA sintético generado podría reducirse drásticamente mediante pseudo uridina y 5'-methylcytidine en lugar de uridina y citidina12. Pseudo uridina mRNA modificada también se ha demostrado tener una mayor estabilidad biológica y una significativamente mayor capacidad traslacional13.
Para poder beneficiarse de las prometedoras propiedades de tratamiento basado en el mRNA en aplicaciones clínicas, es esencial para crear un vehículo adecuado para el transporte de ARNm en la célula. Este vehículo debe tener propiedades no tóxico en vitro e in vivo, proteger el mRNA contra degradación nucleasas y proporcionar suficiente absorción celular para una prolongada disponibilidad y traducción de los mRNA de14.
Entre todos los tipos de portador posible para en vivo entrega de la droga, tales como nanotubos de carbono puntos cuánticos y liposomas, estos últimos han sido estudiados más de15,16. Liposomas son vesículas que consiste en una bicapa de lípidos10. Son anfifílicas con una hidrofóbica y una hidrofílica sección, y a través de la propia disposición de estas moléculas, una doble capa esférica es formado17. Dentro de los liposomas, agentes terapéuticos o medicamentos pueden ser encapsulados y, así, protegidos de la degradación enzimática18. Liposomas que contienen N-[1-(2,3-dioleyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammonium cloruro (DOTMA)19, [1, 2-bis (oleoyloxy) -3-(trimethylammonio) propano] (DOTAP)20y21de dioctadecylamidoglycylspermine (perros), o DC-colesterol22, están bien caracterizadas y utilizado con frecuencia para transfección celular con ADN o ARN.
Liposomas catiónicos comprenden un lípido positivamente cargado y un fosfolípido23. Través de catiónicos liposomas de transfección es uno de los métodos más comunes para el transporte de los ácidos nucleicos en células24,25. Las partículas de lípidos catiónicos forman complejos con los grupos fosfato cargados negativamente en la columna vertebral de las moléculas de ácido nucleico26. Estos supuestos lipoplexes fije a la superficie de la membrana celular y entrar en la célula mediante endocitosis o mecanismos de endocitosis como27.
En 1989, Malone et al. con éxito se describe catiónico mediada por lípidos mRNA transfección28. Sin embargo, usando una mezcla de DOTMA y 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (droga), el grupo encontró que DOTMA manifiesta efectos citotóxicos28. Además, Zohra et al demostró que DOTAP (cloruro de 1, 2-dioleoyloxy-3-trimetilamonio-propano) puede utilizarse como un mRNA de la transfección reactivos29. Sin embargo, para la transfección eficiente de células, DOTAP debe utilizarse en combinación con otros reactivos, tales como fibronectina29 o30de la droga. Hasta ahora, DOTMA era el lípido catiónico primero en el mercado para el gen entrega31. Otros lípidos son utilizados como portadores de la terapéuticos o se están probando en diferentes etapas de ensayos clínicos (p. ej., EndoTAG-I, que contiene DOTAP como portador lípido), actualmente está siendo investigada en un ensayo clínico de fase II32.
Este trabajo describe un protocolo para la generación de NLps que contiene colesterol DC y la droga. Este método es fácil de realizar y permite la generación de NLps de diferentes tamaños. El objetivo general de generación de PNL mediante el método de película seca es crear liposomas para la complejación de mRNA, así permitiendo la transfección eficiente y biocompatibles de la célula en vitro14,33.
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1. generación de nanoliposomas catiónico (figura 1)
2. in Vitro de la transcripción de mRNA sintético
3. complejación del mRNA sintético
4. Análisis de la eficiencia de encapsulación de nanoliposomas
5. preparación de las células para transfección
6. transfección de las células
7. Análisis de la eficacia de transfección celular mediante citometría de flujo y microscopía de fluorescencia
8. ensayo de viabilidad celular
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Utilizando el protocolo como se describe, NLps consisten en los lípidos colesterol DC y la droga fueron preparados utilizando el método de película seca (figura 1). Durante la preparación, la solución nanoliposoma muestra diferentes etapas en turbidez (figura 2).
La eficacia de la encapsulación de la NLps luego puede ser analizada después de la encapsulación de 1 μg de ...
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El protocolo presentado describe la generación de NLps con eficacia alta encapsulación de mRNA sintético modificado, así como la fiable transfección de células en vitro. Por otra parte, las NLps garantiza la liberación de ARNm, que a su vez, se traduce en una proteína funcional dentro de las células. Además, las transfecciones con NLps puede realizarse en medio celular regular, dando por resultado alta viabilidades de la célula durante la transfección, y durar hasta tres días después de la transfección.
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Los autores no tienen nada que revelar.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio bromuro (MTT) | AppliChem, Darmstadt, Alemania | A2231 | |
| (3β-[N-(N′,N′-dimetilaminoetano)-carbamoil]clorhidrato de colesterol (DC-Colesterol) | Avanti, Alabama, EE. UU | 700001 | |
| 4 ′,6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | D1306 | |
| BD FACScan system | BD Biosciences, Heidelberg, Alemania | ||
| Cell Fix (10x) | BD Biosciences, Heidelberg, Alemania | 340181 | |
| Cloroformo | Merck, Darmstadt, Alemania | 102445 | |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) | Serva Electrophoresis GmbH, Heidelberg, Alemania | 20385.02 | |
| Dioleoyl fosfatidiletanolamina (DOPE) | Avanti, Alabama, EE. UU. | 850725 | |
| Microscopio de fluorescencia | Zeiss Axio, Oberkochen, Alemania | ||
| Lipofectamine 2000 | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | 11668019 | |
| Mini extrusora | Avanti, Alabama, EE. UU. | ||
| Agua sin nucleasas | Qiagen, Hilden, Alemania | 129114 | |
| Opti-Mem | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | 11058021 | |
| tampón PBS (sin Ca2+/Mg2+) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | 70011044 | |
| Kit de reactivos de ARN verde Quant-iT Ribo Thermo | Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | Q33140 | |
| RPMI (sin rojo fenol) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | 11835030 | |
| Gel de sílice | Carl Roth, Karlsruhe, Alemania | P077 | |
| Tripsina/EDTA (0,05 %) | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | 25300054 | |
| Kit de polimerasa HotStar HiFidelity | Qiagen, Hilden, Alemania | 202602 | |
| Kit de purificación QIAquick PCR | Qiagen, Hilden, Alemania | 28104 | |
Pseudouridina-5'-Trifosfato (ψ-UTP) | TriLink Biotechnologies, San Diego, EE. UU. | N-1019 | |
| 5-metilcitidina-5'-trifosfato (metil-CTP) | TriLink Biotechnologies, San Diego, EE. UU. | N-1014 | |
| Cianina 3-CTP | PerkinElmer, Baesweiler, Alemania | ||
| RNeasy Mini Kit | Qiagen, Hilden, Alemania | 74104 | |
| MEGAscript T7 Kit de transcripción | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | AM1333 | |
| 3´-O-Me-m7G(5')ppp(5')G Estructura de la tapa de ARN análogo | New England Biolabs, Ipswich, EE. UU. | S1411L | |
| Fosfatasa antártica | Nuevo Inglaterra Biolabs, Ipswich, EE. UU. | M0289S | |
| Agarose | Thermo Fisher Scientific, Darmstadt, Alemania | 16500-500 | |
| GelRed | Biotium, Fremont, EE. UU. | 41003 | |
| peqGOLD Mezcla de escalera de ADN | VWR, Pensilvania, EE. UU. | 25-2040 | |
| Invitrogen 0.5-10kb Escalera de ARN | Fisher Scientific, Gö teborg, Suecia | 11528766 |
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