Skuteczność terapii genowej jako metody terapeutycznej jest utrudniona przez słabą zdolność wektorów terapii genowejdo kierowania 1,2. Brak odpowiedniego ukierunkowania skutkuje subterapeutycznymi poziomami ekspresji transgenu w miejscu docelowym i prowadzi do szerokiego rozprzestrzeniania się wektorów do narządów niedocelowych3, w tym tych odpowiedzialnych za narastanie odpowiedzi immunologicznej zarówno przeciwko wektorowi, jak i kodowanemu produktowi terapeutycznemu4,5. Jednym z potencjalnych sposobów zrównoważenia rozwiązłości transdukcji i promowania celowania jest wprowadzenie wektorów genowych w pożądane miejsce w formie, która uniemożliwia ich swobodne rozprzestrzenianie się przez krew i limfę. Zazwyczaj takie wysiłki opierają się na miejscowo wstrzykiwanych systemach dostarczania składających się z wektorów wirusowych lub niewirusowych zmieszanych z fibryną, kolagenem lub hydrożelowymi matrycami hydrożelowymi kwasu hialuronowego6-10, które są zdolne do przejściowego podtrzymywania wektorów genowych w miejscu wstrzyknięcia poprzez fizyczne uwięzienie ich w sieci polimerowej.
Innym ogólnie przyjętym paradygmatem dla miejscowej terapii genowej jest immobilizacja wektorów genowych na powierzchni wszczepionych protez11,12. Stałe implanty medyczne (stenty wewnątrznaczyniowe, oskrzelowe, urologiczne i żołądkowo-jelitowe, rozruszniki serca, sztuczne stawy, siatki chirurgiczne i ginekologiczne itp.) są stosowane rocznie u dziesiątek milionówpacjentów13. Chociaż ogólnie skuteczne, urządzenia te są podatne na powikłania, które nie są odpowiednio kontrolowane przez obecne praktyki medyczne14-17. Wszczepialne urządzenia protetyczne stanowią wyjątkową okazję, aby służyć jako platformy zastępcze dla leczenia zlokalizowaną terapią genową. Z farmakokinetycznego punktu widzenia derywatyzacja powierzchniowa implantów medycznych przy stosunkowo niskich dawkach wejściowych wektorów genowych skutkuje zarówno osiągnięciem wysokich lokalnych stężeń wektorów genowych na granicy implant/tkanka, jak i spowolnieniem kinetyki ich eliminacji z tego miejsca. W wyniku przedłużającego się pobytu i zwiększonego wychwytu przez docelową populację komórek, unieruchomienie wektora minimalizuje rozprzestrzenianie się wektora genowego. W ten sposób zmniejsza się niezamierzone inokulowanie tkanek niebędących przedmiotem zwalczania.
Powierzchniowe wiązanie wektorów genów na wszczepialnych biomateriałach (określane również jako dostarczanie genów za pośrednictwem substratu lub dostarczanie genów w fazie stałej) zostało wdrożone w hodowlach komórkowych i eksperymentach na zwierzętach przy użyciu zarówno specyficznych (antygen-przeciwciało18-20, awidyna-biotyna21,22), jak i niespecyficznychinterakcji 23-26 (ładunek, van der Waals). Kowalencyjne przyczepianie wektorów do powierzchni wszczepionego urządzenia było wcześniej uważane za niefunkcjonalne, ponieważ zbyt silne wiązania z powierzchnią uniemożliwiają internalizację wektora przez komórki docelowe. Niedawno wykazano, że ograniczenie to można przezwyciężyć poprzez zastosowanie spontanicznie hydrolizowalnego środka sieciującego stosowanego jako ogniwa łączące zmodyfikowaną metaliczną powierzchnię stentu i białek kapsydu wektora adenowirusowego27,28. Co więcej, szybkość uwalniania wektora i przebieg w czasie ekspresji transgenu in vitro i in vivo można modulować za pomocą hydrolizowalnych środków sieciujących wykazujących różną kinetykę hydrolizy28.
Niniejszy artykuł dostarcza szczegółowego protokołu odwracalnego kowalencyjnego przyłączania wektorów adenowirusowych do aktywowanej powierzchni metalu i wprowadza użyteczny zestaw eksperymentalny do badania następujących po sobie zdarzeń transdukcji in vitro w hodowanych komórkach mięśni gładkich i śródbłonka oraz in vivo w modelu angioplastyki stentowej szczura na tętnicy szyjnej.