Список сокращений 4
Введение 5
Обзор литературы 8
1. Успехи генной терапии и основные трудности 8
2. Вирусные векторы 10
3. Невирусные векторы 11
4. Доставка нуклеиновых кислот в мышечную ткань 15
4.1. Вирусная доставка 17
4.2. Невирусная доставка 19
5. Генная терапия наследственных заболеваний, связанных с мышцами 22
5.1. Мышечная дистрофия Дюшенна и Беккера 22
5.2. Конечностно-поясные мышечные дистрофии 27
5.3. Миотоническая дистрофия 28
Материал и методы 29
Материал 29
Методы 30
1. Тест на вытеснение красителя бромистого этидия 30
2. Измерение дзета-потенциалов и размеров комплексов ДНК/носитель/модуль 30
3. Тест на токсичность комплексов ДНК/носитель/модуль после трансфекции
культуры клеток C2C12 31
4. Трансфекция in vitro клеток C2C12 комплексами ДНК/носитель/модуль 31
5. Доставка плазмидной ДНК с геном GFP бедренную мышцу мышей mdx 34
6. Окрашивание срезов мышц гематоксилин-эозином 35
7. Изучение трансфецируемости дифференцированных и недифференцированных
клеток C2C12 комплексами ДНК/Turbofect 35
8. Статистическая обработка 36
Результаты 37
1. Влияние соотношения заряда анионных носителей на образование комплексов 37
2. Дзета-потенциалы и размеры комплексов ДНК/носитель/модуль 40
3. Выживаемость клеток линии C2C12 после трансфекции комплексами
ДНК/носитель/модуль 41
4. Трансфецирующая способность комплексов ДНК/носитель/модуль на клетках C2C12
в экспериментах in vitro 42
5. Трансфецирующая способность комплексов ДНК/носитель/модуль на мышцах мышей линии mdx в эксперименте in vivo 44
Обсуждение 47
Выводы 51
Список литературы 52
Доставка нуклеиновых кислот в мышечные клетки является актуальной проблемой современной науки. Мышечная трансфекция считается одной из наиболее трудноосуществимых сразу по нескольким причинам. Во-первых, на мышечных клетках существует не так много рецепторов, с которыми могут связываться наночастицы, что, в свою очередь, снижает эффективность и специфичность доставки. Во-вторых, скелетные мышцы представлены синцитиальными мышечными волокнами, утратившими способность к митотическому делению, что приводит к снижению эффективности доставки конструкций, не несущих сигналы ядерной локализации (Zabner et al., 1995).
Трансфекция мышц имеет множество применений. В первую очередь следует упомянуть генную терапию наследственных заболеваний, связанных с нарушением работы мышц. К таким заболеваниям относят, например, мышечную дистрофию Дюшенна. На данный момент существует большое число подходов к генной терапии миодистрофии Дюшенна («пропуск экзона», вырезание экзонов с помощью системы CRISPR/Cas9 и т.д.), однако ограничивающим фактором до сих пор является отсутствие безопасного и высокоэффективного вектора доставки (Min et al., 2019). Исследование и разработка наиболее эффективных способов доставки нуклеиновых кислот в мышечные клетки позволят повысить качество генной терапии наследственных заболеваний мышц. Также мышечная ткань используется для доставки в нее ДНК- и мРНК-вакцин для продуцирования антигенов и последующей иммунизации организма.
Несмотря на то, что в настоящее время в большинстве исследований по генной терапии используются вирусные векторы (ретровирусы, аденовирусы,
аденоассоциированные вирусы и др.), они имеют ряд недостатков по сравнению с невирусными носителями. Одним из главных преимуществ невирусных носителей является «неограниченная» емкость загрузки упаковываемой нуклеиновой кислоты, тогда как вирусные носители имеют ограничение размера доставляемой ДНК до 30 т.п.н. (Lukashev, Zamyatnin, 2016). Вследствие этого с помощью вирусных носителей нельзя доставлять крупные гены, такие как ген дистрофина (Shevchenko, 2012). Также необходимо учитывать тот факт, что, несмотря на адаптированность вирусных векторов для доставки генетического материала, они способны вызывать иммунные реакции.
Существует несколько типов невирусных носителей для доставки ДНК: липосомы, полимерные соединения, пептидные носители и др. Для связывания ДНК используются, в основном, катионные соединения. Они электростатически связываются с отрицательно заряженными фосфатными группами нуклеиновой кислоты, образуя стабильный комплекс...
1. Все типы исследуемых пептидных носителей образуют стабильные комплексы с ДНК.
2. Причиной низкой эффективности трансфекции некоторых комплексов является их крупный размер и слабо положительный дзета-потенциал.
3. Комплексы, образуемые всеми пептидными носителями, не токсичны для культуры клеток C2C12.
4. Уменьшение объема упаковки комплексов в 5 раз в большинстве случаев не снижает эффективность трансфекции культуры клеток C2C12, что позволяет использовать данные типы комплексов в экспериментах in vivo.
5. Увеличение дозы ДНК, вводимой мышам линии mdx внутримышечно, за счет уменьшение объема упаковки изученных комплексов приводит к повышению эффективности трансфекции.
