JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

שיטות להכין ולאפיין את המאפיינים הפיסיוכימיים ואת אתריים של מחויב נייטרליים, מגיב pH-תגובה sirna מוצגים. הקריטריונים של siRNA nanomedicines מוצלחת כגון גודל, מורפולוגיה, טעינה משטח, העמסה siRNA, והשתקה גנים נדונים.

Abstract

ההצלחה של siRNA כרפואה מולקולרית ממוקד תלויה המסירה cytosolic יעיל שלה תאים בתוך רקמת הפתולוגיה. הצלחה קלינית לטיפול בעבר "undruggable" מטרות מחלות הכבד עם siRNA הושג. עם זאת, מסירה יעילה siRNA הגידול מחייבת שיקולים עיצוב נוספים פרמקוקינטיים, כולל זמן מחזור ארוך, התחמקות של איברי הסיווג (למשל, כבד וכליות), וחדירה לגידול ושמירה. כאן, אנו מתארים את ההכנה ומבחינה גופנית פיסיופיזיולוגיה/ביולוגיים אפיון של חלקיקים פולימריים מיועד משלוח siRNA יעיל, במיוחד רקמות שאינן הכבד כגון גידולים. חלקיקים siRNA מוכנים על ידי complexation אלקטרוסטטית של siRNA ואת diblock סומד פולי (אתילן גליקול-b-[2-(dimethylamino) אתיל מתיונין-co-בוטיל מתיונין) (יתד-DB) כדי ליצור מתחמי polyion ( פוליפלסים) כאשר siRNA ממוקם בתוך הליבה פוליפקס ו-פג צורות של הידרופיפילית, הקורונה הטעונה באופן נייטרליים. יתר על כן, בלוק DB הופך ממברנה-lytic כמו שלפוחיות של המסלול endolysoזומacidify (< pH 6.8), מפעיל בריחה אנדוזומטית ו ציטוסולג משלוח של siRNA. שיטות לאפיון המאפיינים הפיסיוכימיים של חלקיקים siRNA כגון גודל, משטח המטען, החלקיקים מורפולוגיה, ואת הטעינה siRNA מתוארים. Bioactivity של חלקיקים siRNA נמדד באמצעות לוציפראז כמו גן מודל בתוך מהירה, תפוקה גבוהה של גנים השתקה שיטת. עיצובים אשר עוברים אלה המבחנים הראשוניים (כגון מבוססי יתד-DB פוליפלסים) נחשבים מתאימים תרגום למחקרים בעלי חיים טרום קלינית הערכת המסירה של siRNA כדי גידולים או אתרים אחרים של פתולוגיה.

Introduction

בגלל sirnas לעכב את התרגום של חלבונים מ-mrna רצפים, הם יכולים תיאורטית לשמש סמים כל הפתווגיות ידוע1,2,3,4,5. עם זאת, השימוש sirna ברפואה מוגבל על ידי הפרופיל הטוב ביותר הפרמקוקינטיים של sirna מולקולות6,7. כאשר מוזרק באופן מהיר, sirnas מתנקה במהירות דרך הכליות ו/או מושפל על ידי נוקלאוסים8,9. בשל גודלו הגדול וחיוב שלילי, siRNA לא יכול להיכנס לתאים או לברוח מסלול endolysosomal כדי לגשת לקומפלקס השתקה מושרה RNA (RISC) שנמצא בתוך הציטוזול10,11,12, . שלוש עשרה כך, מאמץ נרחב התמקד בעיצוב ויישום של אסטרטגיות משלוח siRNA14. מאמץ זה התמקד בעיקר בפיתוח של חלקיקי השומנים, פולימר מבוסס חלקיקים אשר חבילת siRNA, להגן עליו מפני הרשאה והשפלה ב vivo, וליזום ספיגת הסלולר ולהימלט אנדוזומתית דרך ionizable, הקבוצות מאמין. הצלחות טרום קליני רבים דווחו ולאחרונה, ההצלחה הקלינית הראשונה דווחה עבור משלוח ננו-חלקיק הכבד מבוסס siRNA לטיפול transthyretin תורשתי-תיווך (חטאר) עמילואידוזיס15.

ישנם הרבה סרטן גרימת הגנים כי הם כרגע "undruggable" על ידי פרמקולוגיה קונבנציונלי (כלומר, תרופות מולקולה קטנה), מוטיבציה העיצוב של חלקיקים מפולימר siRNA (si-NPs) לטיפול בסרטן16. עם זאת, יש קבוצה נפרדת של פרמטרי עיצוב שיש לשקול עבור משלוח siRNA לא הכבד. מערכת המסירה חייבת להגן על המטען המאסור של הפוליפקס שגורם להצמנות בתוך המחזור הסיסטמי17,18,19. עבור משלוח הגידול, במיוחד, si-NP יציבות חיונית כדי להעניק מחזור ארוך ולכן הצטברות מוגברת בתוך גידולים דרך חדירות משופרות ושמירה (epr) אפקט20,21. יתר על כן, שליטה על גודל si-NP הוא חיוני מאז רק חלקיקים כ 20-200 ננומטר קוטר בגודל מינוף EPR22, וקטן יותר Si-NPs (~ 20 – 50 בקוטר nm) התערוכה חדירה משופרת הגידול על חלקיקים בגודל גדול יותר מיקרוחלקיקים23.

כדי לטפל אלה אילוצי העיצוב הנוספים עבור המסירה גידול מערכתית של siRNA בעקבות והעברת המינהל, באופן נייטרליים טעונה, pH-תגובה si-NPs פותחו (איור 1)24. הג-NPs האלה הם מנובטים, או לאחרונה, Zwitterionated25, עבור טעינה משטח נייטרלי ועמידות לספיחה חלבונים וopsonization במחזור הדם. כיוון שהם לא יכולים להסתמך אך ורק על האופי לנהוג משלוח תאיים, בריחה יעילה מאוד אנדוזומלית היא הכרחית להשגת גנים חזקים השתקה. לפיכך, הליבה של אלה si-NPs מורכב ליבה אנדוסומאין מאוד, אשר הוא אינרטי ב-pH מסחטות (7.4), אבל אשר מופעלת בצורה כמו מתג בתנאים acidified של מסלול endolysoזומבית [pH 6.8 (מוקדם אנזומים) – 5.0 ( ליסוזומים)]. לבסוף, תערובת של תכנים הידרוליים ומופובי בליבת סי-NPs מספקים הן כוחות הייצוב האלקטרוסטטית והן של ואן דר ואלס, שיפור יציבותו של ה-si-NPs בדם לעומת מערכות המזרות בלבד.

שילוב של פונקציות רבות לתוך עיצוב פשוט יחסית ניתן להשתמש בתוספת הפיכה שרשרת פיצול (רפסודה) מבוקרת לייצר פולימרים עם ארכיטקטורה מורכבת וקומפוזיציה מדויקת. כדי לייצר si-NPs עם המטען הנייטרלי הקרקע, pH-תגובתיות, ו NP יציבות, הרפסודה משמש לסנתז פולי (אתילן גליקול-b-[2-(dimethylamino) אתיל מתיונין-co-בוטיל מתיונין) (יתד-DB; איור 1A). יתד-DB הוא אלקטרוסטטי משלימה עם siRNA, ויוצרים si-NPs עם הקורונה יתד ו DB/siRNA core (איור 1B). פג יוצרת שכבת הידרופיפילית. לא מופעלת על הקורונה סי-NP בלוק DB מורכב מ-50:50 היחס הטוחנת של 2-(dimethylamino) אתיל מתיונין (DMAEMA) ו בוטיל מתיונין (BMA). מכלולי מערכות בעלי מבנה סטטי מחויב siRNA. BMA שותפים עצמאיים בתוך ליבת NP על ידי האינטראקציות ואן דר ואלס, הגדלת יציבות NP. ביחד, DMAEMA ו-BMA להקנות השומנים תלויי-pH בלהה-lytic התנהגות לחסום את הפולימר DB. ב-pH מסחטות, בלוק DB מובאת si-NP הליבה והוא האינרטי bilayers השומנים. תחת תנאים חומציים, כגון אלה בתוך מסלול endolysoזוממה, ionizable DMAEMA בתוך בלוק DB מקלה על אפקט ספוג פרוטונים, שם מאגרים אנדוזומאים מוביל אוסמוטי נפיחות וקרע26. בנוסף, BMA הידרופובי moieties בתוך בלוק DB באופן פעיל להשתלב ו lyse השומנים bilayers, וכתוצאה מכך אנדוסווליזיס חזק. Thus, siRNA היא משלימה עם יתד-DB לטופס si-NPs כי הם נייטרליים טעונה ויציבה מאוד ב-pH מסירה אבל אשר משבש bilayers השומנים ב pH חומצי, להבטיח משלוח ציטוסולג של המטען siRNA.

להלן מתוארים ההליכים הניסיוניים להפקת si-NPs מ-יתד-DB. שיטות לאפיון הפרמטרים הפיזיקליים והביופעילות של סי-NPs מוצגים ודנים. על מנת להעריך במהירות את הפעילות הביוגנטית של si-NP, לוציפראז משמש כגן מודל עבור המשך הלימודים. גחלילית לluciferase הוא החלבון האחראי ' זוהר ' של גחליליות27. בהתאם לכך, תאים של מיונקים המזוהמים בגנים הלוצילזיים של גחלילית מייצרים "זוהר" ביולוגינט שניתן ללכוד באמצעות לימלומטר כדי לכמת את רמות הביטוי של לוציפראז. כאן, אנו משתמשים לוציפראז כדי להעריך אתריים של si-NPs על ידי אספקת sirna נגד לluciferase וכימות הפחתת המקבילה בביולומינסנציה ב-לוציפראז-הבעת תאים לעומת תאים המקבלים sirna מעורבל.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. הכנה ואפיון של סי-NPs

  1. הכנת סי-NP
    1. התמוססות פולימר ב 10 מ"מ חומצת לימון מאגר (pH 4.0) ב 3.33 mg/mL. פולימר יכול להיות הומס הראשון בריכוז 10x ב אתנול כדי להבטיח פירוק.
      הערה: פולימר יכול להיות מומס בריכוזים נמוכים יותר, אבל להשתמש בריכוזים מעל 3.33 mg/mL יכול למנוע מערך NP הומוגנית.
    2. הוסף siRNA (50 μM ב-diH2O) לתוצאה N+:P- יחס של 10. לערבב פתרונות פולימר ו siRNA ביסודיות על ידי ליטוף ולתת דגירה עבור 30 דקות. היחס N+:P מייצג את מספר קבוצות האמין הטעונות באופן חיובי על הפולימר למספר קבוצות הפוספט הטעונות לרעה ב-sirna ומחושב על-ידי הנוסחה שלהלן:
      figure-protocol-663
      שם, מול פול הוא כמות טוחנת של פולימר, RU amine הוא מספר יחידות חוזרות של אמינים טעונה חיובי לכל פולימר, מול sirna הוא כמות טוחנת של sirna, ו sirna bp הוא מספר צמדי בסיס לכל מולקולה sirna.
    3. הוסף 5 מקפלים עודף של 10 מ"מ מאגר פוספט (pH 8.0) ולערבב בעדינות על ידי ליטוף או היפוך הצינור. כדי לוודא כי ה-pH הסופי הוא נייטרלי (~ 7.2-7.5), פיפטה 10 μL של si-NP פתרון על רצועות pH מבחן.
      הערה: חומצת לימון ומאגרי פוספט מוכנים בהתאם לתרשימי מרכז סיגמא של מיליפור.
  2. האפיון הפיזיוכימי של סי-NPs
  3. הקלט את גודל השטח והטעינה של התוצאה של si-NPs באמצעות פיזור אור דינאמי (DLS). להכין דגימת DLS על ידי סינון 1 מ ל של si-NPs (0.1 – 1.0 mg/ml) דרך 0.45 יקרומטר בגודל הנקבוביות מסנני מזרק לתוך קוורץ מרובע או פוליסטירן קובט. מדידות גודל הרשומה וגובה השטח באמצעות כלי DLS בהתאם למפרטי היצרן.
    1. לאשר את הגודל והמבנה של si-NPs על ידי ניתוח הדמיה באמצעות שידור אלקטרון מיקרוסקופ (TEM).
      1. הוסף 5 μL של הפתרון si-NP ב 1 מ"ג/mL לרשתות TEM ו-דגירה עבור 60 s. כתם יבש עבור 3 s.
      2. הוסף 5 μL של 3% uranyl אצטט פתרון ו הדגירה של 20 s. כתם יבש לשלושה. רשתות יבשות לילה. תחת התייבשות
      3. רשתות תמונה בהתאם לפרוטוקול שהוקם עבור המיקרוסקופ הספציפי לשימוש.
    2. אפיון הטעינה של siRNA ב-si-NPs ב-N+:P שונים- יחסי באמצעות פיגור ג'ל.
      1. כדי לייצר 2% agarose ג'ל, להוסיף 2 g של כיתה של אלקטרופורזה ברמה אבקה כדי 100 mL של 1 x טאה (טריס-אצטט-EDTA) מאגר ב-pH 8.0. מערבבים כדי להשעות את הצמח. החום נחשף במיקרוגל עד להגבולו מומס (1-3 דקות).
      2. מקורר פעם, להוסיף 5 μL של אתידיום ברומיד (10 מ"ג/mL ב H2O), ומערבבים היטב. יוצקים אגקם לתוך מגש ג'ל מקום מסרק לייצר בארות, לאפשר יבש 30 דקות. בזהירות להסיר את המסרק כדי להשאיר מאחורי בארות טעינת, ולמלא את מגש ג'ל לתוך קו המילוי המרבי עם מאגר 1 x טאה.
      3. צור si-NPs (לפי הנוהל לעיל) ב 0, 1, 2, 5, 7, 10, 20, ו 40 N+:P- יחס. מקום 2 μL של צבע העמסה (ללא SDS והפחתת סוכנים) על סרט פרפין עבור כל ניסוח si-NP. מערבבים 10 μL של הפתרון si-NP עם לטעון צבע על הסרט פרפין על ידי פיפטה.
      4. הוסף/י את פתרונות הצבע של סי-NP/הטענת לבארות. הפעל מקור מתח ב 100 V עבור 35 דקות (או עד הדגימות עברו 80% של אורך ג'ל).
      5. הדמיה siRNA להקות על משדר UV על פי מפרט היצרן.

2. קביעת הפעילות הביוביולוגית של סי-NPs

  1. הסתרה של המודל הגן לוציפראאז
    1. צור ללוציפראז si-nps (על פי ההליך לעיל) באמצעות ללוציפראז sirna ו מקושקשות si-NPs באמצעות רצף sirna מעורבל כפקד. במקביל גם si-NPs ביחס הסופי של N+:P וביחס האופטימלי המזוהה על ידי לימודי הפיגור של ג'ל. לדוגמה רצפי siRNA נכללים בטבלת החומרים.
    2. זרעים לוציפראז-הבעת תאים [מד א-ל-231/לוציפראז (Bsd) תאים יציבים] ב 96-היטב לוחות שחור חומה בצפיפות של 2,000 תאים בבאר. אפשר לדבוק בלילה במדיה המלאה (DMEM, 10% FBS) באינקובטור (37 ° c, 5% CO2, 95% לחות).
    3. לדלל si-NPs לתוך מדיה סרום מלא עבור נפח הסופי של 100 μL לכל טוב ו siRNA ריכוז של 100 nM. לטפל בתאים 24 שעות עם si-NPs.
    4. לאחר 24 שעות, להסיר טיפולים להחליף מדיה עם מדיה סרום מלא המכיל 150 μg/mL D-לluciferin. התאים דגירה עבור 5 דקות לפני מדידת האור על קורא צלחת או במערכת דימות אופטי vivo על פי מפרטים של היצרן.
    5. החלפת מדיה לוציפראב המכילים מדיה טרייה, סרום מלא, ו-מודדת 24 שעות יותר. חזור על השלב לעיל, הסרת מדיה והחלפה עם מדיה סרום מלא המכיל 150 μg/mL D-לluciferin, ואחריו 5 דקות דגירה לפני מדידת לומינציה ב 48 h timepoint.
    6. למחקרים על האורך, לשמור על תאים בתנאים סטריליים תוך מדידת האור. המשך להתרבות במדיה הטרייה והמלאה בין המדידות לאחר החלפת התותב לוצין.
      הערה: ריכוז siRNA המתאים ישתנה עם מולקולות si-NPs שונות. בעת שימוש בפוליפנט מחויב נייטרליים עם ליבה אנדוסומלי (g., פג-DB), 100 nM הוא בדרך כלל נסבל היטב על ידי התאים ומייצרת > 75% ללוציפראז הסתרה. היחס ההמוני של יתד-DB כדי siRNA ב 10 N+:P- יחס ו 100 ננומטר טיפולים sirna (בהנחה 26 bp sirna) הוא 23.3, כלומר, להוסיף 23.3 NG של יתד-DB עבור כל ה1.0 של sirna. לדוגמה, להוסיף 1.16 μL של 3.33 mg/mL עבור 166.5 ng של siRNA לטיפול אחד טוב בשנת 100 nM ב-הצלחת 96-באר (מדיה בנפח המדיה mL לכל טוב).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

כמה מאפיינים חיוניים של ה-si-NPs יעיל עבור במסירה vivo siRNA הם בגודל הנכון (~ 20 – 200 ננומטר בקוטר), אריזה siRNA, והשתקה גנים ביולוגית. אמנם זו אינה רשימה ממצה (כפי שנדונה בדיון), מאפיינים בסיסיים אלה יש לאשר לפני שוקל בדיקה נוספת של ניסוח.

א?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

ה-si-NPs המתואר כאן מיוצרים על ידי האגודה האלקטרוסטטית של הארגון האנייוני והפולימרים הניגיים לתוך polyion מתחמי (פוליפוניים). Complexing אלקטרוסטטית של siRNA ואת בלוק DB הנתונים של הפולימרים יתד-DB הוא הקלה על ידי ערבוב ב-pH נמוך (4.0). ב-pH 4.0, DMAEMA הוא מאוד protonated, וכתוצאה מכך בלוק DB טעונה מאוד. זה מבטיח כי הפולימ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

המחברים אינם מוסרים קונפליקטים פוטנציאליים של עניין.

Acknowledgements

המחברים אסירי תודה לג. קרייג דובאל ורבקה קוק לגישה למידע ולמשאבי מעבדה לניהול מחקר זה. המחברים אסירי תודה למכון ואנדרבילט למדע ננו-סקאלה והנדסה (VINSE) עבור גישה DLS ו-TEM (NSF EPS 1004083) כלים. המחברים אסירי תודה לקרן המדע הלאומית לתמיכה בתוכנית המלגות למחקר בוגר (NSF 1445197). המחברים אסירי תודה למכון הלאומי לבריאות לתמיכה כספית (NIH R01 EB019409). המחברים אסירי תודה למחלקה להגנת Congressionally ביים תוכנית מחקר רפואי לתמיכה כספית (משרד ההגנה CDMRP OR130302).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
0.45 μm pore-size syringe filtersThermo Fisher ScientificF2513317 mm diameter, PTFE membrane
0-14 pH test stripsMillipore SigmaP4786
10x TAE bufferThermo Fisher Scientific/InvitrogenAM9869
6-7.7 pH test stripsMillipore SigmaP3536
96-well black walled platesCorning3603Tissue-culture treated
Agarose PowderThermo Fisher Scientific/Invitrogen16500
Citric acid monohydrateMillipore SigmaC1909
dibasic sodium phosphate dihydrateMillipore Sigma71643
D-luciferinThermo Fisher Scientific88294Monopotassium Salt
DMEMGibco11995065High glucose and pyruvate
EthanolMillipore Sigma459836
ethidium bromideThermo Fisher Scientific/Invitrogen15585011
FBSGibco26140079
loading dyeThermo Fisher Scientific/InvitrogenR0611
Luciferase siRNAIDTN/AAntisense Strand Sequense: GAGGAGUUCAUUAUCAGUGC
AAUUGUU
Sense Strand Sequense: CAAUUGCACU
GAUAAUGAACUCCT*C* *DNA bases
MDA-MB-231 / Luciferase (Bsd) stable cellsGenTarget IncSC059-BsdLuciferase-expressing cells sued to assess si-NP bioactivity
monobasic sodium phosphate monohydrateMillipore SigmaS9638
Scarmbled siRNAIDTN/AAntisense Strand Sequense: AUACGCGUAUU
AUACGCGAUUAACGAC
Sense Strand Sequense: CGUUAAUCGCGUAUAAUAC
GCGUA*T* *DNA bases
square polystyrene cuvettesFisher Scientific14-955-1294.5 mL capacity
TEM gridsTed Pella, Inc.1GC50PELCO Center-Marked Grids, 50 mesh, 3.0mm O.D., Copper
Trisodium citrate dihydrateMillipore SigmaS1804
uranyl acetatePolysciences, Inc.21447-25

References

  1. Fire, A., et al. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature. 391 (6669), 806-811 (1998).
  2. Elbashir, S. M., et al. Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells. Nature. 411 (6836), 494-498 (2001).
  3. Soutschek, J., et al. Therapeutic silencing of an endogenous gene by systemic administration of modified siRNAs. Nature. 432 (7014), 173-178 (2004).
  4. Hannon, G. J. RNA interference. Nature. 418, 244(2002).
  5. Dykxhoorn, D. M., Palliser, D., Lieberman, J. The silent treatment: siRNAs as small molecule drugs. Gene Therapy. 13 (6), 541-552 (2006).
  6. Wittrup, A., Lieberman, J. Knocking down disease: a progress report on siRNA therapeutics. Nature Reviews Genetics. 16 (9), 543(2015).
  7. Li, H. E., Nelson, C. C., Evans, B., Duvall, C. Delivery of Intracellular-Acting Biologics in Pro-Apoptotic Therapies. Current Pharmaceutical Design. 17 (3), 293-319 (2011).
  8. Bartlett, D. W., Davis, M. E. Effect of siRNA nuclease stability on the in vitro and in vivo kinetics of siRNA-mediated gene silencing. Biotechnology and Bioengineering. 97 (4), 909-921 (2007).
  9. Zuckerman, J. E., Choi, C. H., Han, H., Davis, M. E. Polycation-siRNA nanoparticles can disassemble at the kidney glomerular basement membrane. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 109 (8), 3137-3142 (2012).
  10. Dominska, M., Dykxhoorn, D. M. Breaking down the barriers: siRNA delivery and endosome escape. Journal of Cell Science. 123 (Pt 8), 1183-1189 (2010).
  11. Gilleron, J., et al. Image-based analysis of lipid nanoparticle–mediated siRNA delivery, intracellular trafficking and endosomal escape. Nature Biotechnology. 31 (7), 638(2013).
  12. Sahay, G., et al. Efficiency of siRNA delivery by lipid nanoparticles is limited by endocytic recycling. Nature Biotechnology. 31 (7), 653-658 (2013).
  13. Wittrup, A., et al. Visualizing lipid-formulated siRNA release from endosomes and target gene knockdown. Nature Biotechnology. 33 (8), 870-876 (2015).
  14. Kanasty, R., Dorkin, J. R., Vegas, A., Anderson, D. Delivery materials for siRNA therapeutics. Nature Materials. 12 (11), 967-977 (2013).
  15. Adams, D., et al. Patisiran, an RNAi Therapeutic, for Hereditary Transthyretin Amyloidosis. New England Journal of Medicine. 379 (1), 11-21 (2018).
  16. Dang, C. V., Reddy, E. P., Shokat, K. M., Soucek, L. Drugging the 'undruggable' cancer targets. Nature Reviews Cancer. 17 (8), 502(2017).
  17. Alexis, F., Pridgen, E., Molnar, L. K., Farokhzad, O. C. Factors affecting the clearance and biodistribution of polymeric nanoparticles. Molecular Pharmaceutics. 5 (4), 505-515 (2008).
  18. Verbaan, F. J., et al. The fate of poly(2-dimethyl amino ethyl)methacrylate-based polyplexes after intravenous administration. International Journal of Pharmaceutics. 214 (1-2), 99-101 (2001).
  19. Lv, H., Zhang, S., Wang, B., Cui, S., Yan, J. Toxicity of cationic lipids and cationic polymers in gene delivery. Journal of Controlled Release. 114 (1), 100-109 (2006).
  20. Shi, J., Kantoff, P. W., Wooster, R., Farokhzad, O. C. Cancer nanomedicine: progress, challenges and opportunities. Nature Reviews Cancer. 17 (1), 20(2016).
  21. Torchilin, V. Tumor delivery of macromolecular drugs based on the EPR effect. Advanced Drug Delivery Reviews. 63 (3), 131-135 (2011).
  22. Duncan, R. The dawning era of polymer therapeutics. Nature Reviews Drug Discovery. 2 (5), 347(2003).
  23. Tang, L., et al. Investigating the optimal size of anticancer nanomedicine. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 111 (43), 15344-15349 (2014).
  24. Nelson, C. E., et al. Balancing Cationic and Hydrophobic Content of PEGylated siRNA Polyplexes Enhances Endosome Escape, Stability, Blood Circulation Time, and Bioactivity in vivo. ACS Nano. 7 (10), 8870-8880 (2013).
  25. Jackson, M. A., et al. Zwitterionic Nanocarrier Surface Chemistry Improves siRNA Tumor Delivery and Silencing Activity Relative to Polyethylene Glycol. ACS Nano. , (2017).
  26. Akinc, A., Thomas, M., Klibanov, A. M., Langer, R. Exploring polyethylenimine-mediated DNA transfection and the proton sponge hypothesis. The Journal of Gene Medicine. 7 (5), 657-663 (2005).
  27. de Wet, J. R., Wood, K. V., DeLuca, M., Helinski, D. R., Subramani, S. Firefly luciferase gene: structure and expression in mammalian cells. Molecular and Cellular Biology. 7 (2), 725-737 (1987).
  28. Aggarwal, P., Hall, J. B., McLeland, C. B., Dobrovolskaia, M. A., McNeil, S. E. Nanoparticle interaction with plasma proteins as it relates to particle biodistribution, biocompatibility and therapeutic efficacy. Advanced Drug Delivery Reviews. 61 (6), 428-437 (2009).
  29. Geng, Y., et al. Shape effects of filaments versus spherical particles in flow and drug delivery. Nature Nanotechnology. 2 (4), 249(2007).
  30. Chauhan, V. P., et al. Fluorescent nanorods and nanospheres for real-time in vivo probing of nanoparticle shape-dependent tumor penetration. Angewandte Chemie International Edition. 50 (48), 11417-11420 (2011).
  31. Chu, K. S., et al. Plasma, tumor and tissue pharmacokinetics of Docetaxel delivered via nanoparticles of different sizes and shapes in mice bearing SKOV-3 human ovarian carcinoma xenograft. Nanomedicine. 9 (5), 686-693 (2013).
  32. Werfel, T. A., et al. Selective mTORC2 Inhibitor Therapeutically Blocks Breast Cancer Cell Growth and Survival. Cancer Research. 78 (7), 1845-1858 (2018).
  33. Sarett, S. M., et al. Lipophilic siRNA targets albumin in situ and promotes bioavailability, tumor penetration, and carrier-free gene silencing. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 114 (32), E6490-E6497 (2017).
  34. Williams, M. M., et al. Intrinsic apoptotic pathway activation increases response to anti-estrogens in luminal breast cancers. Cell Death and Disease. 9 (2), 21(2018).
  35. Evans, B. C., et al. Ex Vivo Red Blood Cell Hemolysis Assay for the Evaluation of pH-responsive Endosomolytic Agents for Cytosolic Delivery of Biomacromolecular Drugs. Journal of Visualized Experiments. (73), e50166(2013).
  36. Werfel, T., et al. Combinatorial Optimization of PEG Architecture and Hydrophobic Content Improves siRNA Polyplex Stability, Pharmacokinetics, and Potency In vivo. Journal of Controlled Release. , (2017).
  37. Kilchrist, K. V., Evans, B. C., Brophy, C. M., Duvall, C. L. Mechanism of Enhanced Cellular Uptake and Cytosolic Retention of MK2 Inhibitory Peptide Nano-polyplexes. Cellular and Molecular Bioengineering. 9 (3), 368-381 (2016).
  38. Kilchrist, K. V., et al. Gal8 Visualization of Endosome Disruption Predicts Carrier-Mediated Biologic Drug Intracellular Bioavailability. ACS Nano. , (2019).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

147RNApH

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved