Gene transfer to mice organs using non-viral systems for targeted delivery with differenthydrophobicity and with lactose addressing group

Abstract

Biodistribution of lipoplexes formed of cholenim substancesI-III, containing one, two or three cholesterol moieties, andeukaryotic 14С-DNA and(or) reporter gene into mice organsusing a variety of administration routes (intraperitoneally,i.p.; portal vein or left renal artery) is studied in this paper. Itis shown that biodistribution doesnt depend on lipoplex lipidcomposition under i.p. administration, and depends on lipidnature under vein and artery administration. Effective in vivotransfection and reporter gene expression are demonstratedunder portal vein administration of lipoplex formed ofdicholenim II and lactosylated lipid IV (1 to 1 mass ratio). In thecase, the β-Gal gene expression (above 0,3 mcg / g of tissue)is demonstrated in lungs, liver and spleen histochemicallyand spectrophotometrically. Introduction of cholesterolmoieties into oligoethylenimine structure results in optimalhydrophilicity/hydrophobicity ratio, their stabilization, andoptimal value of critical constant of micelle formation. Thereare certain outlooks due to usage of the lipoplexes describedfor targeted gene delivery.

Keywords

biodistribution of lipoplexes / cholenim substances I-III / lactosylated lipid IV

References

[1] Горбунова В.Н., Баранов В.С. Введение в молекулярную диа- гностику и генотерапию наследственных заболеваний. СПб.: Специ- альная литература, 1997.

[2] Gene therapy. In: Emery and Rimoin's Principles and Practice of Medical Genetics. Vol. 2. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins; 2006.

[3] Северин Е.С., Жданов Р.И., редакторы. Специальные номера, посвященные проблемам генного переноса и генотерапии. Вопр. Биол. Мед. Фарм. Химии. 1999; 4.

[4] Арчаков А.И., Жданов Р.И., редакторы. Специальный номер, посвященный актуальным вопросам генного переноса и генной те- рапии. Вопр. Мед. Химии. 2000.

[5] Богданенко Е.В., Свиридов Ю.В., Московцев А.А. и др. Не- вирусный перенос генов in vivo в целях генной терапии. Вопр. Мед. Химии. 2000; 46(3): 226-45.

[6] Zhdanov R.I., Bogdanenko E.V., Moskovtsev A.A. et. al. Liposome-mediated gene delivery: dependence on lipid structure, glycolipid mediated targeting, and immunological properties. Methods in Enzymology (Academic): Liposomes, Part C: Gene transfer andtherapy (N. Duzgunesh, ed.). 2003; 373: 433-65.

[7] Прасолов В.С., Иванов Д.С. Ретровирусные векторы в генной терапии. Вопр. Мед. Химии. 2000; 46(3): 207-25.

[8] Wilson J.M. Lessons learned from the gene therapy trial for ornithine transcarbamylase deficiency. Mol. Gen. Metab. 2009; 96(4): 151-7.

[9] Салафутдинов И.И., Шафигуллина А.К., Ялвач M.Э. и др. Эффект одновременной экспрессии различных изоформ фактора роста эндотелия сосудов VEGF и основного фактора роста фибро- бластов FGF2 на пролиферацию эндотелиальных клеток пупочной вены человека HUVEC. Клеточная Трансплантология и Тканевая Ин- женерия 2010; 5(2): 62-7.

[10] Жданов Р.И., Агаджанян Н.А., редакторы. Избранные главы фундаментальной и восстановительной медицины, Казань: Изд-во Казанского федерального университета; 2012.

[11] Богданенко Е.В., Ибрагимова М.Я. Невирусный перенос ге- нов в экспериментальной генотерапии: учебное пособие. Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та; 2009.

[12] Zhdanov R.I., Arslan A., Sahin F. Targeting gene delivery in gene cell and stem cell therapy. IUBMB Life 2009; 61(3): 310-11.

[13] Жданов Р.И., Богданенко Е.В., Петров А.И. и др. Липоплек- сы на основе холестериновых производных олигоэтиленпропилени- минов в генном переносе in vitro и in vivo. Докл. Акад. наук. 2005; 401(4): 550-55.

[14] Богданенко Е.В., Жданов Р.И., Себякин Ю.Л. и др. Глико- липид с остатком лактозы - новый агент для адресной доставки ДНК в целях генной терапии. Докл. Акад. наук. 2005; 401(5): 687-91.

[15] Mozafari R., Zhdanov R.I. et al. Some protocols using liposomes, сhapter 9, in: Mozafari R., Mortazavi S.M. editors. Nanoliposomes: From Fundamentals to Recent Developments; 2004.

[16] Жданов Р.И., Богданенко Е.В., Ибрагимова М.Я. Методы невирусного переноса генов в целях генной терапии. Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та; 2009.

[17] Sviridov Yu.V., Zhdanov R.I. Podobed O. V. et al. Lac -Z gene transfer into L929 cels and [14C] DNA distribution following intraperitoneal administration of new pH-sensitive lipoplex in mice. Cytobios 2001; 106(Suppl. 1): 7-14.

[18] Lasic D. Liposomes in gene delivery. Boca Raton: CRC Press; 1997.

[19] Kozlov L.V., Zhdanov R.I., Guzova V.A. et al. Action of nonviral gene delivery vectors on human complement system: low anticomplementary activity on lipoplexes based on LacZ plasmid and phospholipid/oligocation liposomes. Cytobios 2001; 106(Suppl. 1): 67-74.

[20] Богданенко Е.В., Козлов Л.В., Жданов Р.И. Роль иммунной системы в биораспределении липоплексов in vivo. Mолекулярная медицина 2009; 7(1): 59-63.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector