L'obiettivo è quello di produrre quantità scalabili di lineare covalente chiuso minivectors (LCC) DNA utilizzando un solo passaggio in vivo DNA sistema di produzione Ministring semplice e ad alto rendimento termico-inducibile. ministrings DNA forniscono una strategia sicura ed efficace non virale per fornire DNA. Essi combinano la sicurezza dei vettori LCC con l'efficienza di minicircoli DNA, e offrono anche un'alternativa più sicura per i vettori di virus di derivazione senza compromettere l'efficienza di trasfezione.
Affinché un sistema di consegna transgene successo, il vettore DNA deve entrare nella cellula host di destinazione ed esprimere il transgene codifica (s). Ci sono diverse barriere cellulari che devono essere superate nella pratica, soprattutto nei mammiferi. Per evitare la degradazione da nucleasi siero e rilevazione immune sistema reticolo-endoteliale, il vettore di DNA deve essere bio e compatibile immunitario con sistema di destinazione. DNA non protetto è rapidamente digerito da nucleasi plasmae la membrana plasmide è composto di barriere lipoproteine dense così il vettore di DNA deve poter rapidamente attraversare la membrana plasmatica delle cellule bersaglio. Una volta nella cellula, vettori devono attraversare citoplasma e passare attraverso la membrana nucleare per inserire il nucleo di espressione del transgene. le tecniche di trasferimento dei geni non virali si concentrano sulla valorizzazione del tessuto-e cellule-targeting. Tuttavia, l'uso di plasmidi convenzionali con queste tecniche riduce l'efficienza di trasfezione per la presenza di sequenze batteriche immunogenici, che fa tacere rapidamente l'espressione genica 1,2. plasmidi convenzionali tipicamente portano geni resistenti agli antibiotici per la manutenzione in sistemi procarioti. Tuttavia, questi possono produrre effetti potenzialmente negativi per ospiti umani oa conferire resistenza alla naturale flora host tramite effetti trasferimento genico orizzontale. Plasmidi convenzionali contengono anche dinucleotide CpG motivi 2, che può innescare una risposta immunostimolante indesiderata, potenzialmenteridurre o tacere espressione del transgene.
Come si comprendono solo della cassetta di espressione eucariotica, minivectors DNA, come minicircoli DNA 3, sono una migliore alternativa per la consegna del gene in quanto presentano migliorate biodisponibilità extracellulare e intracellulare e una migliore espressione genica causa delle loro dimensioni ridotte e l'assenza di elementi procariote immunostimolante 4. Le dimensioni ridotte tariffe vettore migliori rispetto alla resistenza alle forze di taglio associate alla somministrazione in vivo di un sito di destinazione 5. Il numero di copie superiore del vettore per unità di massa richiede meno reagente di trasfezione, diminuendo così la tossicità. Tuttavia, nel caso di integrazione vettore casuale in un cromosoma ospite, circolarmente covalentemente chiuso vettori (CCC), inclusi sia minicircoli DNA e plasmidi convenzionali, conferire continuità molecolare e quindi può portare a mutagenesi inserzionale, che può avere conseguenze devastanti 6. Comparativamente, l'integrazione di un vettore di DNA lineare interrompe il cromosoma e avvia percorsi di morte cellulare, eliminando così la cellula mutante dalla popolazione di cellule proliferanti e prevenire mutagenesi inserzionale 7. Minimalista espressione genica immunologicamente definito (MIDGE) Vettori 8 e vettori micro-lineare 9 (MiLV) sono vettori LCC DNA sviluppati in vitro. Vettori Midge hanno mostrato fino ad un 17-fold migliorato l'espressione del transgene in vivo rispetto al DNA plasmide convenzionale vettori 11, e hanno dimostrato risultati promettenti in vaccino 10 e il cancro 8 terapia genica. Inoltre, a causa della struttura senza torsione del MINIVECTOR LCC, meno reagente di trasfezione è necessaria rispetto alla controparte CCC supercoiled, riducendo così la tossicità 7.
Le nostre avanzate vettori LCC DNA, ministrings DNA, hanno dimostrato l'efficienza espressione superiore e bioavailabilità 7. Inoltre, ministrings DNA sono prodotti su un vivo sistema di produzione di uno stadio di calore-inducibile in, un espediente e conveniente alternativa al Midge e MiLV LCC vettori, che richiedono più passaggi in vitro. Il sistema di produzione Ministring DNA da dimostrare è un semplice processo di calore-inducibile eseguiti in vivo, il che rende sia conveniente e facilmente scalabile. Questo sistema sfrutta la Yersinia enterocolitica batteriofago Tel / PAL PY54-derivato sistema ricombinazione 12 protelomerase per separare il minimo cassetta di espressione eucariotica dalla spina dorsale plasmide procariote. Abbiamo progettato Escherichia coli (W3NN) per esprimere Tel protelomerase sotto il controllo del calore-inducibile batteriofago λ promotore, cI [Ts] 857 13. Al espressione, Tel protelomerase agisce sui siti di destinazione PAL presenti all'interno di "Super Sequence" (SS) siti situati sul plasmide precursoreper produrre prodotti LCC, da cui il Ministring DNA può essere purificato (Figura 1). I siti SS sul plasmide DNA Ministring precursore codificare anche siti bersaglio per altre ricombinasi tra cui Cre ricombinasi (LOX), TELN protelomerase (telRL) e Flp ricombinasi (FRT), facilitando in tal modo la produzione di LCC isogenico e minivectors CCC da un plasmide precursore. Inoltre, ogni sito SS è affiancato su entrambi i lati da SV40 enhancer sequenze (SV40e), che servono a migliorare la traslocazione nucleare 14. Abbiamo dimostrato altrove che successiva aggiunta di SV40e conferisce progressivamente corrispondente aumento di efficienza di trasfezione 7. Il plasmide precursore (pDNA MiniString o PDMS) contiene un polylinker (Figura 1) per facilitare l'inserimento di qualsiasi gene di interesse desiderato in fusione trascrizionale con il reporter fluorescente verde (GFP).
La tecnologia MINIVECTOR DNA puòessere utilizzata al posto di metodi convenzionali per trasferimento genico, espressione di geni reporter, e le valutazioni verso l'efficienza di espressione del transgene in sistemi eucariotici. ministrings DNA combinano la biocompatibilità e l'aumento dei benefici di efficienza trasfezione di vettori "mini" con il profilo di sicurezza superiore di vettori di DNA lineari. La nostra solida piattaforma di produzione di uno stadio rapidamente e facilmente produce ministrings DNA per qualsiasi applicazione trasferimento genico e offre un profilo di sicurezza più elevato.