Создан полиионный комплекс, эффективно доставляющий ДНК in vivo

Исследователи из Токийского столичного университета создали новое соединение, которое может помочь доставить плазмидную ДНК в клетки. Это важно для экспрессии терапевтических РНК и белков.

Соединение связывается с плазмидной ДНК и не нарушает её структуру. Когда вещество ввели в мышцы мыши, произошла широкомасштабная экспрессия генов. Это открытие может быть полезно при лечении серьёзных мышечных заболеваний.

Системы доставки лекарств — это основа многих современных клинических достижений.

Например, вакцина от COVID-19 содержит липидные наночастицы с заключённой в них мессенджер РНК (мРНК). Попадая в клетку, мРНК высвобождается и превращается в антигены, которые вызывают иммунный ответ.

Но несмотря на эффективность таких методов, есть проблемы, которые нужно решить. Одна из них — нежелательная агрегация носителя. Поэтому учёные ищут новые способы доставки для более широкого применения лекарств.

Команда из Токийского столичного университета под руководством профессора Шоичиро Асаямы исследует, как использовать полиионы — положительно заряженные полимеры — для доставки плазмидной ДНК (пДНК) в клетки. Плазмидная ДНК может превращаться в мессенджерную РНК или белки, что делает её полезной для лечения.

Полимеры с отрицательным зарядом связываются с положительно заряженными полиионами. Но создать большой полимер с положительным зарядом не лучшая идея, так как он может быть токсичным для клеток. Поэтому сейчас используют цвиттерионы — соединения с разными зарядами на разных частях молекулы.

Команда создала новое полимерное соединение CA-PVIm, которое может взаимодействовать с пДНК. У него есть положительный заряд благодаря катиону имидазолия. Это даёт соединению хорошие шансы прочно связаться с пДНК.

Отрицательно заряженные части состоят из карбоксильных групп, разделённых короткой углеводородной цепью. Эти группы добавлялись в полимерную цепь в разных пропорциях.

Предварительные эксперименты показали, что новое соединение имеет слой связанных молекул воды. Это может сделать его биоинертным. Метод разделения соединений ДНК по длине показал, что пДНК может успешно взаимодействовать с CA-PVIm. Другие измерения также подтвердили сохранение сложной иерархической структуры пДНК.

Ученые испытали соединение на практике: ввели его в мышечную ткань мышей. Экспрессия генов, вызванная пДНК, наблюдалась на большей площади по сравнению с голой пДНК. Это означало, что полиион попадает в клетки и покидает эндосомы.

Команда определила оптимальное соединение CA (7)-PVIm, в котором 7% доступных участков имеют отрицательный заряд. Оно дало наибольший эффект. Поскольку полиион может доставлять свой груз через большие массивы мышц, результаты работы команды помогут в лечении серьёзных мышечных заболеваний.

27.07.2024