Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
The goal of this protocol is to use cationic/anionic liposomes with a neuro-targeting peptide as a CNS delivery system to enable siRNA to cross the BBB. The optimization of a delivery system for treatments, like siRNA, would allow for more treatment options for prion and other neurodegenerative diseases.
Prion diseases result from the misfolding of the normal, cellular prion protein (PrPC) to an abnormal protease resistant isomer called PrPRes. The emergence of prion diseases in wildlife populations and their increasing threat to human health has led to increased efforts to find a treatment for these diseases. Recent studies have found numerous anti-prion compounds that can either inhibit the infectious PrPRes isomer or down regulate the normal cellular prion protein. However, most of these compounds do not cross the blood brain barrier to effectively inhibit PrPRes formation in brain tissue, do not specifically target neuronal PrPC, and are often too toxic to use in animal or human subjects.
We investigated whether siRNA delivered intravascularly and targeted towards neuronal PrPC is a safer and more effective anti-prion compound. This report outlines a protocol to produce two siRNA liposomal delivery vehicles, and to package and deliver PrP siRNA to neuronal cells. The two liposomal delivery vehicles are 1) complexed-siRNA liposome formulation using cationic liposomes (LSPCs), and 2) encapsulated-siRNA liposome formulation using cationic or anionic liposomes (PALETS). For the LSPCs, negatively charged siRNA is electrostatically bound to the cationic liposome. A positively charged peptide (RVG-9r [rabies virus glycoprotein]) is added to the complex, which specifically targets the liposome-siRNA-peptide complexes (LSPCs) across the blood brain barrier (BBB) to acetylcholine expressing neurons in the central nervous system (CNS). For the PALETS (peptide addressed liposome encapsulated therapeutic siRNA), the cationic and anionic lipids were rehydrated by the PrP siRNA. This procedure results in encapsulation of the siRNA within the cationic or anionic liposomes. Again, the RVG-9r neuropeptide was bound to the liposomes to target the siRNA/liposome complexes to the CNS. Using these formulations, we have successfully delivered PrP siRNA to AchR-expressing neurons, and decreased the PrPC expression of neurons in the CNS.
Прионы тяжелые нейродегенеративные заболевания, которые влияют на центральную нервную систему. Прионные заболевания являются результатом неправильного сворачивания нормального клеточного белка приона, PrP C, инфекционным изомера под названием PrP Res. Эти заболевания влияют на большое разнообразие видов , включая коровьей губчатой энцефалопатии у коров, скрепи у овец, хроническая изнуряющая болезнь в оленевых и болезнь Крейтцфельда-Якоба у человека 1-3. Прионы вызывают нейродегенера-, который начинается с синаптической потери, и переходит к вакуолизации, глиоза, потерю нейронов, а также отложения зубного налета. В конце концов, приводит к смерти животного / индивидуального 4. В течение многих десятилетий, ученые исследовали соединения, предназначенные, чтобы замедлить или остановить прогрессирование заболевания прион. Тем не менее, исследователи не обнаружили ни успешной терапии или эффективное системное средство доставки.
Эндогенной экспрессии PrP С необходим для развития прионовых заболеваний 5 . Таким образом, уменьшение или устранение экспрессии PrP C может привести к задержке или облегчения заболевания. Несколько групп создали трансгенных мышей с пониженным уровнем PrP C или закачивается lentivectors , выражающих shRNA непосредственно в мышиной ткани головного мозга , чтобы исследовать роль уровней экспрессии PrP C в прионовых болезней. Эти исследователи обнаружили уменьшение количества нейронов PrP C привело к остановке прогрессивного невропатологии прионных заболеваний и продлил жизнь животных 6-9. Мы сообщили , что результаты лечения PrP C миРНК в оформлении PrP Res в клетках нейробластомы мыши 10. Эти исследования показали, что использование методов лечения для снижения уровней экспрессии PrP C, как и малых интерферирующих РНК (киРНК), которая расщепляет мРНК, может достаточно задержать прогрессирование прионовых заболеваний. Тем не менее, большинство методов лечения исследованные для прионных заболеваний были поставлены таким образом, что не будет практичнымв клинических условиях. Поэтому миРНК терапия нуждается в системной систему доставки, которая доставляется внутривенно и ориентированные на ЦНС.
Исследователи изучали применение липосом в качестве средств доставки продуктов генной терапии. Катионные и анионные липиды оба используются в формировании липосом. Катионные липиды более широко, чем анионные липиды, так как разность заряда между катионного липида и ДНК / РНК обеспечивает эффективную упаковку. Еще одним преимуществом катионных липидов является то , что они пересекают клеточную мембрану легче , чем другие липиды 11-14 лет. Тем не менее, катионные липиды являются более иммуногенными , чем анионных липидов 13,14. Таким образом, исследователи начали переходить от использования катионные к анионным липидов в липосомах. Продукты генной терапии может быть эффективно упакованы в анионные липосомы с использованием положительно заряженный пептид протамина сульфата, который конденсирует молекулы ДНК / РНК 15-19 лет. Так как анионного липиDS являются менее иммуногенными , чем катионные липиды , они , возможно, к увеличению времени циркуляции, и может быть более терпимы в моделях на животных 13,14. Липосомы предназначены для конкретных тканей с использованием ориентации пептидов, которые присоединены к липосом. РВГ-9R нейропептид, который связывается с никотиновых рецепторов ацетилхолина, использовался для целевой Серна и липосом в ЦНС 17-20.
В настоящем докладе приводится протокол для получения трех средств доставки миРНК, а также для упаковки и доставки миРНК в нервных клеток (рисунок 1). Липосомы-миРНК-пептидных комплексов (LSPCs) состоят из липосом с миРНК и РВГ-9R нацеливание пептид электростатически прикреплен к внешней поверхности липосом. Пептид на имя липосом инкапсулированный терапевтические миРНК (PALETS) состоят из миРНК и протамина, инкапсулированного в липосомы, с РВГ-9R ковалентно связаны с липидного PEG групп. Используя описанные ниже методы для генерации LSPCs и палетS, PrP C миРНК уменьшает экспрессию PrP C до 90% в нервных клетках, который держит огромное обещание вылечить или существенно задержать начало патологии болезни прион.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Все мыши были выведены и поддерживаются в Лаборатории животных ресурсов, аккредитованных Ассоциацией по оценке и аккредитации лаборатории Animal Care International, в соответствии с процедурами, утвержденными по уходу и использованию комитета Institutional животных путем в Университете штата Колорадо.
1. Получение LSPCs
2. Получение PALETS
3. Инъекционное Мыши с LSPCs или PALETS
4. Анализ экспрессии белка с помощью проточной цитометрии
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Для повышения эффективности киРНК герметизацию в анионных PALETS, киРНК смешивали с протамина. Для определения наилучшей концентрации протамина для миРНК, киРНК смешивали с различными концентрациями протамина, от 1: 1 до 2: 1 (фиг.3А). Был 60-65% миРНК Эффективность ин...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Этот отчет описывает протокол для создания двух целевых систем доставки, которые эффективно транспортирует миРНК в ЦНС. Предыдущие способы доставки миРНК в ЦНС включены инъекционные векторы миРНК / shRNA непосредственно в мозг, внутривенные инъекции целевого миРНК или внутривенной инъ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
The authors declare that they have no competing financial interests.
We would like to acknowledge the following funding sources: the CSU Infectious Disease Translational Research Training Program (ID:TRTP) and the NIH research grant program (R01 NS075214-01A1). We would like to thank the Telling lab for the use of their monoclonal antibody PRC5. We would also like to thank the Dow lab for DOTAP liposomes, and for sharing their expertise in generating liposomes.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DOTAP lipid | Avanti Lipids | 890890 | |
Cholesterol | Avanti Lipids | 700000 | |
DSPE | Avanti Lipids | 850715 | |
DSPE-PEG | Avanti Lipids | 880125 | |
Chloroform | Fisher Scientific | AC268320010 | |
Methanol | EMD Millipore | 113351 | |
N2 Gas | AirGas | ||
Sucrose | Fisher Scientific | S5-500 | |
Extruder | Avanti Lipids | 610023 | |
1.0, 0.4, and 0.2 μm filters | Avanti Lipids | 610010, 610007, 610006 | |
PBS | Life Technologies | 70011-044 | |
Protamine sulfate | Fisher Scientific | ICN10275205 | |
EDC | Thermo Scientific | 22980 | Aliquoted for single use |
Sulfo-NHS | Thermo Scientific | 24510 | Aliquoted for single use |
40 μm Cell Strainer | Fisher Scientific | 08-771-1 | |
Rat anti-mouse CD16/CD32 Fc block | BD Pharmigen | 553141 | |
Anti-PrP antibody (PRC5) | Proprietary - PRC |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены