Перспективи створення наноносіїв для доставки генетичного матеріалу в клітини
За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 31 січня 2018 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2018.03.019Ключові слова:
доставка нуклеїнових кислот у клітини, наноносії, багатофункціональні полімериАнотація
У доповіді наведено найвагоміші результати багаторічних експериментальних досліджень, проведених науковцями Інституту біології клітини НАН України у співпраці з іншими академічними установами, з розроблення та вивчення нанорозмірних носіїв для ефективної доставки нуклеїнових кислот у клітини живих організмів. Отримані результати є важливими для подальшого розвитку генної інженерії та генної терапії і дають змогу розширити сферу застосування їх досягнень у біотехнології та медичній практиці. Наголошено на необхідності подальшого розроблення і глибшого вивчення нових нанорозмірних матеріалів для скерованої доставки як ліків, так і генетичних матеріалів до клітин-мішеней в органах і тканинах.
Посилання
Pask A.J., Behringer R.R., Renfree M.B. Resurrection of DNA function in vivo from an extinct genome. PLoS One. 2008. 3(5): e2240. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0002240
Stoika R.S. (ed.). Multifunctional nanomaterials for biology and medicine: molecular design, synthesis and application. (Kyiv: Naukova Dumka, 2017).
Lewin B. Genes VII. (Oxford University Press, New York, 2000). P. 533–539.
Tanasienko I.V., Yemets A.I., Finiuk N.S., Stoika R.S., Blume Ya.B. DMAEM-based cationic polymers as novel carriers for DNA delivery into cells. Cell Biol. Int. 2014. 39(3): 243. https://doi.org/10.1002/cbin.10381
Ficen S.Z., Guler Z., Mitina N., Finiuk N., Stoika R., Zaichenko A., Ceylan S.E. Biophysical study of novel oligoelectrolyte based non-viral gene delivery systems to mammalian cells. J. Gene Med. 2013. 15(5): 193. https://doi.org/10.1002/jgm.2710
Finiuk N.S., Vitak T.Y., Mitina N.Y., Filyak Y.Z., Zaichenko O.S., Stoika R.S. Polyplex formation by novel surface active comb-like polyamfolytes and plasmid DNA. Biotechnologia Acta. 2012. 5(6): 66.
Zimmer M. GFP: from jellyfish to the Nobel prize and beyond. Chem Soc Rev. 2009. 38(10): 2823. https://doi.org/10.1039/b904023d
Finiuk N.S., Filyak Y.Z., Zaichenko O.S., Mitina N.Y., Stoika R.S. Using of the new nanosized polymer carrier for genetic transformation of bacterial cells. In: Microbial Biotechnology: Activities and Future (daRostim 2012): Proc. VIII Int. Conf. (Kyiv, 2012). P. 329–330.
Filyak Y., Finiuk N., Mitina N., Bilyk O., Titorenko V., Hrydzhuk O., Zaichenko A., Stoika R. A novel method for genetic transformation of yeast cells using oligoelectrolyte polymeric nanoscale carriers. Biotechniques. 2013. 54(1): 35. https://doi.org/10.2144/000113980
Filyak Y., Finiuk N., Mitina N., Zaichenko A., Stoika R. Application of novel polymeric carrier of plasmid DNA for transformation of yeast cells. In: Genetic transformation systems in Fungi. van den Berg, M.A., Maruthachalam K. (eds.). Vol. 1. (Springer, 2015). P. 201–207. https://doi.org/10.1007/978-3-319-10142-2_20
Finiuk N.S., Chaplya A.Y., Mitina N.Y., Boiko N.M., Lobachevska O.V., Miahkota О.S., Yemets A.I., Blume Ya.B., Zaichenko O.S., Stoika R.S. Genetic transformation of the moss Ceratodon purpureus by novel polyсationic carriers of DNA. Cytology and Genetics.2014. 48(6): 345. https://doi.org/10.3103/S0095452714060048
Finiuk N., Buziashvili A., Burlaka O., Zaichenko A., Mitina N., Miagkota O., Lobachevska O., Stoika R., Blume Ya., Yemets A. Investigation of novel oligoelectrolyte polymer carriers for their capacity of DNA delivery into plant cells. Plant Cell Tiss. Organ Cult. 2017. 131(1): 27. http://dx.doi.org/10.1007/s11240-017-1259-7
Barry M.E., Pinto-Gonzalez D., Orson F.M., McKenzie G.J., Petry G.R., Barry M.A. Role of endogenous endonucleases and tissue site in transfection and CpG-mediated immune activation after naked DNA injection. Hum. Gene Therapy. 1999. 10(15): 2461. https://doi.org/10.1089/10430349950016816
Lungwitz U., Breunig M., Blunk T., Göpferich A. Polyethylenimine-based non-viral gene delivery systems. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2005. 60(2): 247. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2004.11.011
Rudolph C., Ortiz A., Schillinger U., Jauernig J., Plank C., Rosenecker J. Methodological optimization of polyethylenimine (PEI)-based gene delivery to the lungs of mice via aerosol application. J. Gene Med. 2005. 7(1): 59. https://doi.org/10.1002/jgm.646
Wang Y., Chen P., Shen J. The development and characterization of a glutathione-sensitive cross-linked polyethylenimine gene vector. Biomaterials. 2006. 27(30): 5292. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.05.049
Liu G., Swierczewska M., Lee S., Chen X. Functional nanoparticles for molecular imaging guided gene delivery. Nano Today. 2010. 5(6): 524. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2010.10.005
Sun X., Zhang N. Cationic polymer optimization for efficient gene delivery. Mini Rev. Med. Chem. 2010. 10(2): 108. http://dx.doi.org/10.2174/138955710791185109
Marvaniya H.M., Parikh P.K., Patel V.R., Modi K.N., Sen D.J. Dendrimer nanocarriers as versatile vectors in gene delivery. J. Chem. Pharm. Res. 2010. 2(3): 97. http://www.jocpr.com/articles/dendrimer-nanocarriers-as-versatile-vectors-in-genedelivery.pdf
Strand S.P., Lelu S., Reitan N.K., de Lange Davies C., Artursson P., Varum K.M. Molecular design of chitosan gene delivery systems with an optimized balance between polyplex stability and polyplex unpacking. Biomaterials. 2010. 31(5): 975. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.09.102
Tros de Larduya C., Sun Y., Düzgüneş N. Gene delivery by lipoplexes and polyplexes. Eur. J. Pharm. Sci. 2010. 40(3): 159. http://dx.doi.org/10.1016/j.ejps.2010.03.019
Hu J., Kovtun A., Tomaszewski A., Singer B.B., Seitz B., Epple M., Steuhl K.-P., Ergun S., Fuchsluger T.A. A new tool for the transfection of corneal endothelial cells: Calcium phosphate nanoparticles. Acta Biomaterialia. 2012. 8(3): 1156. http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2011.09.013
Ljubimova J.Y., Fujita M., Ljubimov A.V., Torchilin V.P., Black K.L., Holler E. Poly(malic acid) nanoconjugates containing various antibodies and oligonucleotides for multitargeting drug delivery. Nanomedicine (Lond.). 2008. 3(2): 247. http://dx.doi.org/10.2217/17435889.3.2.247
Madaan K., Kumar S., Poonia N., Lather V., Pandita D. Dendrimers in drug delivery and targeting: Drug-dendrimer interactions and toxicity issues. J. Pharm. Bioallied Sci. 2014. 6(3): 139. http://dx.doi.org/10.4103/0975-7406.130965
Yin F., Hu K., Chen Y., Yu M., Wang D., Wang Q., Yong K.T., Lu F., Liang Y., Li Z. SiRNA delivery with PEGylated graphene oxide nanosheets for combined photothermal and genetherapy for pancreatic cancer. Theranostics. 2017. 7(5): 1133. http://dx.doi.org/10.7150/thno.17841
Kobylyns’ka L.I., Havryliuk D.Ia., Riabtseva A.O., Mitina N.Ie., Zaichenko O.S., Zimenkovskyі B.S., Stoika R.S. Study of rat blood serum biochemical indicators of cardiotoxic action of novel antitumor 4-thiazolidinone derivatives and doxorubicin in complexes with polyethylene glycol-containing polymeric carrier in the rat blood serum. Ukr. Biochem. J. 2014. 86 (6): 84. http://dx.doi.org/10.15407/ubj86.06.084
Kobylinska L.I., Havrylyuk D.Y., Ryabtseva A.O., Mitina N.E., Zaichenko O.S., Lesyk R.B., Zimenkovsky B.S., Stoika R.S. Biochemical indicators of hepatotoxicity in blood serum of rats under the effect of novel 4-thiazolidinone derivatives and doxorubicin and their complexes with polyethyleneglycol-containing nanoscale polymeric carrier. Ukr. Biochem. J. 2015. 87(2): 122. http://dx.doi.org/10.15407/ubj87.02.122
Kоbylinska L.I., Havrylyuk D.Ya., Mitina N.E., Zаichenko A.S., Lesyk R.B., Zіmenkovsky B.S., Stoika R.S. Biochemical indicators of nephrotoxicity in blood serum of rats treated with novel 4-thiazolidinone derivatives or their complexes with polyethyleneglycol-containing nanoscale polymeric carrier. Ukr. Biochem. J. 2016. 88(1): 51. https://doi.org/10.15407/ubj88.01.051
Finiuk N.S., Filyak Y.Z., Boiko N.M., Mitina N.Y., Zaichenko O.S., Stoika R.S. Evaluation of cytotoxic and mutagenic action of novel surface active comb-like polyampholytes that are used for delivery of nucleic acids to target cells. Biol. Studii. 2013. 7(2): 15.
Patent of Ukraine No. 51916. Filyak Y., Stoika R., Hrydzhuk O. et al. Method for introduction of nucleic acids in the yeast cells. 10.08.2010.
