Ici, nous présentons une approche de thérapie génique qui délivre du chitosane enrobé d’ABE directement dans la moelle osseuse par injection intra-osseuse.
Article de méthode
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Ici, nous présentons une approche de thérapie génique qui délivre du chitosane enrobé d’ABE directement dans la moelle osseuse par injection intra-osseuse.
L’administration de plasmides exogènes à des animaux de laboratoire est cruciale dans la recherche biomédicale, y compris l’étude des fonctions des gènes, l’élucidation des mécanismes de la maladie et l’évaluation de l’efficacité des médicaments. Cependant, l’efficacité de transfection de la méthode actuelle est relativement faible, et l’introduction de plasmides pour l’expression génique à long terme peut être affectée par le système immunitaire. Pour remédier à ces limitations, nous avons développé et étudié une nouvelle méthode qui utilise le chitosane pour encapsuler les plasmides de l’éditeur de base adénine (ABE), puis délivrer directement le complexe à la moelle osseuse de souris par injection intra-osseuse. Dans cette étude, pour cibler le gène δ CaMK II , qui est étroitement lié à la différenciation des ostéoclastes, nous avons utilisé du chitosane pour encapsuler les plasmides ABE CaMK II δ . Nous avons injecté directement la cargaison plasmidique dans la cavité de la moelle osseuse par injection intra-osseuse. Les résultats ont montré une efficacité d’édition in vivo élevée de 14,27 % au locus A1 et de 10,69 % au locus A2 chez les souris receveuses. Cette nouvelle stratégie est non seulement particulièrement adaptée aux maladies causées par une fonction anormale des ostéoclastes, mais présente également un potentiel important pour faire progresser le domaine de la thérapie génique.
La thérapie génique est apparue comme une approche prometteuse dans le domaine de la recherche biomédicale 1,2. Il offre la possibilité de traiter une variété de troubles en introduisant des plasmides étrangers chez des animaux de laboratoire pour moduler l’expression de gènes spécifiques et étudier leurs effets thérapeutiques. Cependant, les méthodes d’administration conventionnelles ont rencontré quelques problèmes qui limitent leur efficacité et leur sécurité3. Les préoccupations comprennent une faible efficacité de transfection, des dommages biologiques élevés et une faible efficacité d’expression génique. Par conséquent, il est nécessaire d’établir une nouvelle méthode d’administration pour la thérapie génique qui puisse surmonter ces limitations.
Le chitosane est un polysaccharide naturel avec une bonne biodégradabilité et une biocompatibilité 4,5,6, ce qui le rend facile à dégrader dans le corps des animaux sans provoquer de toxicité biologique grave. Il a été largement utilisé dans l’administration de médicaments en raison de son taux élevé d’intégration de médicaments 7,8, de son efficacité d’administration améliorée et de sa réduction des dommages causés aux animaux.
La technologie d’édition génomique ABE, qui permet la conversion directe de paires de bases de A-T en G-C, est prometteuse dans la recherche génétique et médicale. Par rapport à la technologie d’édition de gènes courante actuelle, la technologie ABE peut réaliser une mutation précise à base unique, réduisant ainsi l’édition de séquences d’ADN non cibles, réduisant les effets hors cible 9,10 et conduisant à zéro cassures double brin d’ADN11, ce qui réduit considérablement le risque d’édition de gènes12. La technologie ABE est également hautement biocompatible et convient mieux à la recherche sur le traitement des maladies.
L’injection dans la veine caudale est une méthode couramment utilisée pour l’administration in vivo de plasmides, en particulier dans la thérapie génique. Le gène cible de cette étude est CaMK II δ, qui est étroitement lié à la différenciation des ostéoclastes13,14. L’utilisation d’une injection intra-osseuse au lieu de la veine de la queue permet au plasmide modifié de pénétrer dans les ostéoclastes directement dans la moelle osseuse. Cette transmission directe à la moelle osseuse augmente l’efficacité et la stabilité de l’expression des gènes, ce qui est avantageux pour le traitement des maladies liées à la dysfonction ostéoclaste.
Ici, nous présentons une nouvelle méthode qui consiste à encapsuler le plasmide ABE avec du chitosane, puis à introduire directement le complexe dans des souris par injection intra-osseuse. Grâce à cette méthode, nous espérons ouvrir la voie à des traitements de thérapie génique plus efficaces pour les plasmides étrangers pénétrant dans les organismes, en particulier les maladies liées à la dysfonction des ostéoclastes.
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Toutes les expériences sur les animaux décrites ont été approuvées par le Comité de santé animale de l’Université d’Anhui sur l’utilisation et le soin des animaux. Dans cette étude, ABE a été généreusement offert par le professeur Tian Chi (Université des sciences et technologies de Shanghai, Shanghai, Chine ; Figure 1D).
1. Construction du plasmide ABE
2. Extraction de cellules de moelle osseuse
3. Transfection de chitosane
4. Cytométrie en flux
5. Injection dans la cavité de la moelle osseuse
6. Séquençage de Sanger
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Des plasmides in vitro ont été injectés à des souris par injection intraosseuse (Figure 1A). La taille moyenne des particules des nanoparticules était d’environ 202,9 nm, le potentiel était de 2,77 mV et le PDI était de 0,22 (Figure 1B). La figure 1C montre la forme de surface des nanoparticules observées comme sphériques par microscopie électronique. La figure 1D
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Pour la recherche biomédicale, le défi de l’administration de plasmides exogènes aux animaux consiste à améliorer l’efficacité de l’administration et de l’expression des gènes tout en minimisant les dommages causés aux animaux pour obtenir l’effet thérapeutique souhaité15,16. Nous présentons une nouvelle méthode d’injection intraosseuse de plasmide ABE médié par le chitosane dans les cellules de la moelle osseuse de souris receve...
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Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.
Ce travail a été financé par la Fondation des sciences naturelles de la province d’Anhui (2208085MC74, 2208085MC51) et la Fondation pour la recherche scientifique du Département de l’éducation de la province d’Anhui, Chine (KJ2021A0055).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Tubes PCR de 0,2 ml, bouchon plat | LABSELECT | ; PT-02-C | |
| Seringue de 1 mL | Anhui Jiangnan medical equipment Co., LTD | / | |
| 1 % de pentobarbital sodique | / | / | |
| Tubes de microcentrifugation de 1,5 ml | LABSELECT | Référence : MCT-001-150 | |
| 10 & fois ; Tampon de chargement d’ADN | Vazyme | Réf. P022-01 | |
| 10X T4 DNA Ligase Tampon 1 ml | TaKaRa Biotechnology(Dalian)Co.,LTD | 2011A | |
| 1250 &mu ; l Pointe de pipette 102,1 mm | LABSELECT | Réf. T-001-1250 | |
| 200 &mu ; l Pointes de pipette 50.55mm | LABSELECT | ; Réf. T-001-200 | |
| 2x Tampon Phanta Maxa | Vazyme | Réf. P505-d1 | |
| 4 ? centrifugeuse | Thermo Fisher | 75002425 | |
| Tube à centrifuger de 50 ml | LABSELECT | Réf. T-012-50 | |
| Plaques de culture cellulaire à 6 puits | LABSELECT | 11110 | |
| Agar-agar | Sangon Biotech | A505255-0250 | |
| Ampère | Abiowell | / | |
| Chitosane | Sangon Biotech | A600614-0500 | |
| Agitateur de culture à température constante | Shanghai Zhicheng Analytical Instrument Manufacturing Co., LTD | ZWY-200D | |
| Compteur de cellules automatisé Countess | Thermo Fisher Scientific | Comtesse II/II FL | |
| Lames et support de chambre de comptage de cellules Countess, jetables | Thermo Fisher Scientific | Réf. C10228 | |
| Tampon CutSmart | Biolabs de la Nouvelle-Angleterre | B7204SVIAL | |
| DH5 et alpha ; | Biosystèmes généraux | CS01010 | |
| DMEM | gibco | C11995500BT | |
| Mélange dNTP | Vazyme | Réf. P505-d1 | |
| Enzyme Esp3I | NEBiolabs | Réf. R0734S | |
| Acide éthylènediaminetétraacétique | VETEC (sigma-aldrich) | V900106 | |
| Sérum fœtal bovin | OriCell | Référence : FBSAD-01011-500 | |
| Cytomètre en flux | BD FACSCalibur | 342975 | |
| Tube d’écoulement | Biotechnologie Beyotime | FFC005-1sac | |
| Microscope à fluorescence | Leica | 427019 | |
| Kit de purification Gel Maxi | TIANGEN | DP210 | |
| Kit d’extraction d’ADN génomique | TIANGEN | DP304 | |
| Acide acétique glacial | China National Pharmaceutical Group Corporation | 10000218 | |
| Marqueur d’ADN GoldBand DL2,000 | OUI | Référence 10501ES60 | |
| Machine à glaçons | Shanghaizhengqiao | BNS-30 | Laboratoire réservé |
| Tampon ImunoSep | Precision Biomedicals Co., LTD | 604050 | |
| Megafuge 8 Petite série de centrifugeuses de paillasse | Thermo Fisher Scientific | 75004250 | |
| MEM | Technologie de la vie | 11140050 | |
| NanoDrop 2000° | Thermo Fisher Scientific, États-Unis | ||
| NaOH | SIGAM | S5881-500G | |
| PBS | XiGene | XG3650 | |
| Vecteur PCMV-SPRY-ABE8E | / | / | |
| Appareil d’amplification PCR | Thermo Fisher | AKC96300441 | |
| Pénicilline/Streptomycine ; | Solarbio | P1400 | |
| Peptone | Sangon Biotech | A505247-0500 | |
| ADN polymérase Phanta Max Super-Fidelity | Vazyme | Réf. P505-d1 | |
| Lysat de globules rouges | Beyotime | Réf. C3702 | |
| Chlorure de sodium | China National Pharmaceutical Group Corporation | 10019318 | |
| Sulfate de sodium | Aladin | S433911 | |
| T-001-10 10&mu ; l Pointes de pipette 31.65mm | LABSELECT | ; Réf. T-001-10 | |
| T4 ADN ligase | TaKaRa Biotechnology(Dalian)Co.,LTD | 2011A | |
| Tris | BioFroxx | 1115KG001 | |
| Tryptone | Sangon Biotech | A505250-0500 | |
| Mélangeur vortex | sigma | Z258423 | |
| Bain-marie | Shanghaiyiheng | DK-80 | |
| Teinture en gel d’acide nucléique YeaRed | OUI | Référence 10203ES76 | |
| Extrait de levure | BBI | A610961-0500 | |
| Zetasizer Nano | Malvern Panalytical | Zetasizer Nano ZS | |
| &bêta ;-mercaptoéthanol ; | Sigma | 444203 |
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