Badania struktury i dynamiki konformacyjnej lipopleksów na bazie surfaktantów gemini jako nanonośników do terapii genowej
Loading...
Date
2013-11-12
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
The study of the structure and conformational dynamics of lipoplexes based on gemini surfactants as nanocarriers for gene therapy
Abstract
Niezwykle istotny w terapii genowej jest system dostarczania kwasu nukleinowego (tzw. wektor), który ma zwiększyć wydajność transportu nowego DNA do komórek i chronić materiał genetyczny przed uszkodzeniem. Obiecującą alternatywą dla obecnie stosowanych wektorów wirusowych wydają się być systemy oparte na związkach amfifilowych. Wśród nich dobrymi kandydatami są surfaktanty gemini (składające się z dwóch hydrofobowych łańcuchów i dwóch kationowych głów powiązanych przez grupę łącznikową). Badania przeprowadzono na trzech typach systemów: fosfolipid/surfaktant, fosfolipid/surfaktant/kwas nukleinowy oraz surfaktant/kwas nukleinowy (DNA i siRNA). Zostały one charakteryzowane za pomocą małokątowego rozpraszania promieniowania synchrotronowego (SAXS), różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), spektroskopii podczerwieni z transformatą Fouriera (FTIR), spektroskopii dichroizmu kołowego (CD) i elektroforezy w żelu agarozowym. Badana grupa surfaktantów powoduje obniżenie temperatur przemian fazowych w układach z fosfolipidem oraz destabilizację formowanych przez niego struktur lamelarnych indukując przy tym powstawanie faz unilamelarnych, a także fazy regularnej. W układach z DNA, przy wartości stosunku ładunku dodatniego do ujemnego p/n > 1, obserwowano kondensację kwasu nukleinowego i utworzenie stabilnych kompleksów. Wykazano także zdolność surfaktantów do kompleksowania jednoniciowego i dwuniciowego oligomeru siRNA. Otrzymane wyniki pozwoliły wytypować układy będące najbardziej obiecującymi kandydatami do zastosowania w terapii genowej do transportu zarówno DNA jak i siRNA.
Extremely important in gene therapy is a delivery system (also known as vector), which improves the delivery of new DNA into cells and protects the genetic material from damage. Promising alternative to currently used virus-based vectors appear to be amphiphilic compounds. Among them, gemini surfactants (consisting of two cationic head groups and two hydrophobic tails linked by a spacer group) appear to be good candidates. This study comprised of characterization of three types of mixed systems: phoshpolipid/surfactant, surfactant/nucleic acid (both DNA and siRNA) and phospholipid/ surfactant/nucleic acid. These new delivery systems were thoroughly characterised by small angle X-ray scattering of synchrotron radiation (SAXS), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), circular dichroism spectroscopy (CD) and agarose gel electrophoresis. In systems with a phospholipid, the tested group of surfactants lowers the phase transitions temperatures, destabilizes the lamellar structures and induces the formation of other structural phases, mainly unilamellar structures but also a cubic phase. In systems with DNA with a charge ratio p/n > 1 (positive to negative electric charge ratio), the DNA is being condensed and stable complexes are formed. The ability of tested surfactants to complex single-stranded and double-stranded siRNA oligomers was also demonstrated. Combined results of carried out measurements have enabled to select the most suitable and promising candidates as non-viral vectors in gene therapy for transporting both DNA and siRNA.
Extremely important in gene therapy is a delivery system (also known as vector), which improves the delivery of new DNA into cells and protects the genetic material from damage. Promising alternative to currently used virus-based vectors appear to be amphiphilic compounds. Among them, gemini surfactants (consisting of two cationic head groups and two hydrophobic tails linked by a spacer group) appear to be good candidates. This study comprised of characterization of three types of mixed systems: phoshpolipid/surfactant, surfactant/nucleic acid (both DNA and siRNA) and phospholipid/ surfactant/nucleic acid. These new delivery systems were thoroughly characterised by small angle X-ray scattering of synchrotron radiation (SAXS), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), circular dichroism spectroscopy (CD) and agarose gel electrophoresis. In systems with a phospholipid, the tested group of surfactants lowers the phase transitions temperatures, destabilizes the lamellar structures and induces the formation of other structural phases, mainly unilamellar structures but also a cubic phase. In systems with DNA with a charge ratio p/n > 1 (positive to negative electric charge ratio), the DNA is being condensed and stable complexes are formed. The ability of tested surfactants to complex single-stranded and double-stranded siRNA oligomers was also demonstrated. Combined results of carried out measurements have enabled to select the most suitable and promising candidates as non-viral vectors in gene therapy for transporting both DNA and siRNA.
Description
Wydział Fizyki
Sponsor
Keywords
Surfaktanty gemini, Gemini Surfactants, Lipopleksy, Lipoplexes, Terapia genowa, Gene therapy