Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
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.
Prionlar merkezi sinir sistemini etkileyen şiddetli nörodejeneratif hastalıklar bulunmaktadır. Prion hastalıkları PrP Res adlı bir enfeksiyon izomer normal hücresel prion proteininin, PrP C, hatalı katlanması sonucu. Bu hastalıklar, insanlarda 1-3 sığırlarda sünger formlu ineklerde ensefalopati, Scrapie koyun, Cervidlerin kronik halsizlik hastalığı- ve Creutzfeldt-Jakob hastalığı dahil olmak üzere türleri ve çeşitli etkiler. Prionlar sinaptik kaybı ile başlar ve vakuolizasyonu ilerleyen nörodejenerasyon, gliozis, nöron kaybı ve plak mevduat neden olur. En sonunda, 4 ayrı hayvan / ölümü ile sonuçlanır. Onlarca yıldır, araştırmacılar yavaş ya da prion hastalığın ilerlemesini durdurmak amacıyla bileşikler araştırdık. Bununla birlikte, araştırmacılar, başarılı bir tedavi veya etkili bir sistemik dağıtım aracı ya bulamadık.
Endojen PrP C ifadesi prion hastalıklarının 5 gelişimi için gereklidir Yukarı. Bu nedenle, azaltan veya ortadan PrP Cı ifade, bir gecikme ya da hastalığın iyileştirilmesi neden olabilir. Çeşitli gruplar prion hastalığı PrP C ifadesi düzeylerinin rolünü araştırmak için fare beyin dokusu içine doğrudan shRNA ifade PrP C seviyelerinde düşme veya enjekte lentivectors ile transgenik fareler yarattı. Nöronal PrP C miktarını azaltarak bulundu Bu araştırmacılar prion hastalıklarının ilerleyici nevropatolojisi durdurulması sonuçlandı ve hayvanların 6-9 ömrü uzatılmış. Biz fare nöroblastom hücrelerinde 10 PrP Res temizlenmesi o PrP C siRNA tedavi sonuçlarını bildirmişlerdir. Bu çalışmalar, bu tür tedaviler, küçük müdahale edici RNA (siRNA) böler mRNA gibi PrP Cı ekspresyon seviyelerini azaltmak için yeterli Prion hastalıklarının ilerlemesini geciktirebilir düşündürmektedir. Bununla birlikte, Prion hastalıklarının incelenmiştir tedavilerin çoğunluğu pratik olmazdı şekilde teslim edildiBir klinik ortamda. Bu nedenle, bir siRNA tedavisi merkezi sinir sistemine, venöz içine verilen ve hedeflenen bir uygulama sistemiyle, ihtiyacı vardır.
Araştırmacılar, gen tedavi ürünleri için salıverme araçları olarak lipozomların kullanılmasını inceledik. Katyonik ve anyonik lipitler hem lipozomlar oluşturularak kullanılmaktadır. katyonik lipid ve DNA / RNA arasındaki yük farkı verimi arttırmak üzere sağlar, çünkü katyonik lipidler daha yaygın anyonik lipidler daha kullanılmaktadır. Katyonik lipidlerin diğer bir avantajı, diğer lipidler 11-14 daha kolay hücre zarlarını olmasıdır. Bununla birlikte, katyonik lipidler anyonik lipidler 13,14 daha immünojeniktir. Bu nedenle, araştırmacılar lipozomlarda lipitleri anyonik katyonik kullanarak kaymaya başlamıştır. Gen terapisi ürünler etkin bir şekilde bir DNA / RNA molekülleri 15-19 yoğunlaşır pozitif yüklü peptid protamin sülfat kullanılarak anyonik lipozomlara paketlenebilir. anyonik Lipi yanaDS katyonik lipidler onlar sirkülasyon süreleri artmış olabilir ve daha hayvan modellerinde 13,14 tolere edilebilir daha az bağışıklık vardır. Lipozomlar, lipozomlara bağlı peptidleri hedef kullanarak belirli dokulara hedeflenir. Nikotinik asetilkolin reseptörlerine bağlanan RVG-9R nöropeptid, CNS 17-20 kadar siRNA ve lipozomlar hedeflemek için kullanılmıştır.
Bu rapor bir protokol üç siRNA teslimat araçlar üretmek için, ve paketlemek ve nöronal hücrelerin (Şekil 1) siRNA teslim özetliyor. Lipozom siRNA peptit kompleksleri (LSPCs) siRNA ile lipozomlar oluşan ve peptidini hedefleme RVG-9R elektrostatik lipozomun dış yüzeyine bağlı. Peptit RVG-9r kovalent lipit PEG gruplarına bağlı olan, siRNA ve lipozom içinde kapsüllü protamin oluşan terapötik siRNA (PALETS) kapsüllü lipozom hitap etti. Aşağıdaki yöntemleri kullanarak LSPCs ve palet oluşturmak içinS PrP C siRNA tedavi veya büyük ölçüde prion hastalığı patoloji başlamasını geciktirmek için muazzam umut vaat nöronal hücrelerin% 90 e kadar PrP C ifadesini azaltır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Tüm fareler yetiştirilen ve Colorado State Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan protokoller uyarınca Değerlendirmesi ve Lab Hayvan Bakım International, Akreditasyon Derneği tarafından akredite Lab Hayvan Kaynakları, muhafaza edilmiştir.
LSPCs hazırlanması 1.
PALETS 2. hazırlanması
3. LSPCs ya PALETS olan farelere enjekte
Akım Sitometrisi aracılığıyla Protein Ekspresyonu 4. Analizi
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
anyonik PALETS içinde siRNA encapsulation verimliliğini artırmak için, siRNA protamin ile karıştırıldı. 1 (Şekil 3A): 1 ila 2: siRNA En iyi protamin konsantrasyonunu belirlemek için, siRNA 1, protamin farklı konsantrasyonları ile karıştırılmıştır. protamin kullanılmadan anyonik lipozomlar içinde bir% 60-65 siRNA Kapsülleme verimliliği oluştu. Protaminin Örnekleri: 1'den 1.5: 1 ila siRNA molar oranları 1 (133-266 nM)% 80-90 siRNA kapsülleme...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu rapor verimli MSS için siRNA taşımaları iki hedeflenmiş dağıtım sistemleri oluşturmak için bir protokol açıklar. CNS siRNA teslim önceki yöntemler beyin, hedeflenen siRNA intravenöz enjeksiyon veya hedefli olmayan lipozom siRNA kompleksi intravenöz enjeksiyon doğrudan siRNA / shRNA enjekte vektörler dahildir. CNS'ye siRNA / shRNA vektörlerinin enjeksiyon hedef protein sentezleme seviyelerinde bir düşüşe neden yoktur. Bununla birlikte, siRNA / shRNA CNS serbestçe nüfuz etmez. Bundan başka...
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.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır