Системы доставки генетического материала в клетки Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ЭКСПЕРИМАНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ

Системы доставки генетического материала в клетки

Ключевые слова: генная терапия, вирусный вектор, невирусный вектор

Keywords: gene therapy, viral vector, non-viral vector

Безбородова О.А.1, Немцова Е.Р.1, Якубовская Р.И.1, Панкратов А.А.1, Алексеенко И.В.2,3, Монастырская Г.С.3, Шмаров М.М.4, Тутыхина И.Л.4, Народицкий Б.С.4, Розенкранц А.А.5, Соболев А.С.5, Свердлов Е.Д.2,3, Каприн А.А.1

1 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации,

249036, Российская Федерация, Калужская область, Обнинск, ул. Королёва, д. 4

2 ФГБУН «Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова» РАН 117997, Российская Федерация, г. Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10

3 ФГБУН «Институт молекулярной генетики» РАН

123182, Российская Федерация, г. Москва, площадь академика И.В.Курчатова, д. 2

4 Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф.Гамалеи

123098, Российская Федерация, г. Москва, ул. Гамалеи, д. 18

5 ФГБУН «Институт биологии гена» РАН

119334, Российская Федерация, г. Москва, ул. Вавилова, д. 34/5 E-mail: [email protected]

Delivery systems for transfer of genetic material to cells

Bezborodova O.A.1, Nemtsova E.R.1, Yakubovskaya R.I.1, Pankratov A.A., Alekseenko I.V.2,3, Monastyrskaya G.S.2, Tutykhina I.L.4, Shmarov M.M.4, Naroditskiy B.S.4, Rozenkrants A.A.5, Sobolev A.S.5, Sverdlov E.D.23, Kaprin A.D.1

1 National Medical Radiology Research Centre of the Ministry of Health of the Russian Federation, 4, ul. Koroleva, Obninsk, Kaluga region, 249036, Russian Federation

2 Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences 16/10, Miklukho-Maklaya str., GSP-7, Moscow, 117997, Russian Federation

3 Institute of Molecular Genetics, Russian Academy of Sciences 2 Kurchatov Sq., Moscow, 123182, Russian Federation

4 N.F.Gamaleya National Research Center for Epidemiology and Microbiology 18 Gamaleya str., Moscow 123098, Russian Federation

5 Institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences 34/5, Vavilova str., Moscow, 119334, Russian Federation E-mail: [email protected]

Генная терапия — метод лечения, основанный на переносе генетической информации в клетку с помощью систем доставки — векторов на основе вирусов или невирусных конструкций, с целью включения или удаления генетической последовательности, а также регулирования экспрессии генов или их редактирования. В работе проведен сравнительный анализ методов доставки генетического материала в клетки-мишени на примерах генно-терапевти-ческих средств, исследованных в МНИОИ им. П. А. Герцена. В настоящее время предложен целый ряд векторов на основе различных классов вирусов для эффективного переноса генетического материала. Вирусные векторы получают биоинженерным способом с образованием структуры, в состав которой входят белки вируса, формирующие оболочку частицы, способной к интернализации в цитоплазму, а также трансген-экспрессирующая кассета, осуществляющая экспрессию гена после ее доставки в клетку. Вирусоподобная частица имитирует в организме поведение вируса, но не вызывает инфекционный процесс за счет замены собственных генов вируса, ответственных за репликацию, на кассету со встроенным терапевтическим геном. Повышение специфичности вирусных векторов или изменение их природного тропизма достигается путем модификации белков оболочки вектора. Эффективность транскрипции трансгена в клетке-мишени обеспечивается введением в трансген-экспрессирующую кассету специфичных для данных тканей промоторных последовательностей. Альтернативой вирусным векторам являются невирусные системы

доставки генетического материала. Невирусная векторная конструкция состоит из плазмидной ДНК с клонированным терапевтическим геном, регуляторными и сигнальными последовательностями, которая инкапсулирована в нано-контейнер, представляющий собой комплекс низко- или высокомолекулярного соединения с различными лиганда-ми и адресными молекулами. Такой тип конструирования систем обеспечивает защиту плазмидной ДНК от деградации нуклеазами сыворотки крови, распознавания клетками иммунной системы и неспецифических взаимодействий и обеспечивает направленную доставку в клетки-мишени. Результаты доклинических исследований отечественных генно-терапевтических лекарственных средств — препарата АнтионкоРАН-М с невирусной системой доставки — блок-сополимером полиэтиленимин-полиэтиленгликоль-ТАТ-пептид и препарата АдеЛакт на основе рекомбинантного аденовирусного вектора выявили различия в эффективности переноса терапевтических генов, фармакокинетики и безопасности. В отличие от вирусного вектора, обеспечивающего эффективную трансдукцию клеток и длительную экспрессию терапевтического гена (30 дней), невирусная система — плазмидная ДНК в составе блок-сополимера характеризовалась низкой эффективностью переноса генов и коротким периодом их экспрессии (10 дней). Однако этот недостаток компенсировался возможностью доставлять большее количество ДНК для обеспечения сопоставимого эффекта ввиду отсутствия иммунного ответа на носитель, а также низкой токсичностью.

252 Proceedings of the First International Forum of Oncology and Radiology, Moscow, September 23-28 2018