КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-15-00217
НазваниеМногоуровневые транспортеры для эффективной доставки в клетки терапевтических нуклеиновых кислот с различным механизмом действия
Руководитель Рябчикова Елена Ивановна, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине
Ключевые слова Молекулярная медицина, бионанотехнология, терапевтические нуклеиновые кислоты, доставка нуклеиновых кислот в клетку, эндоцитоз наноконструкций, контролируемое высвобождение нуклеиновых кислот
Код ГРНТИ34.15.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Терапевтические нуклеиновые кислоты (ТНК) - важный инструмент молекулярной медицины, призванной обеспечить персонализированную помощь больным. В последние годы на лидирующие позиции в разработках средств генной терапии выходят РНК-препараты, включающие малые интерферирующие РНК (siRNA) и информационную РНК (mRNA). Тысячи опубликованных работ свидетельствуют о перспективности применения этих видов РНК для медицины, и на фоне этих результатов все острее встает вопрос их эффективной доставки в клетки. В настоящее время не существует разрешенного к использованию транспортера ТНК.
Проект направлен на создание многоуровневых наноконструкций-транспортеров на основе (1) нековалентных ассоциатов siRNA с наночастицами золота (НЧЗ), и (2) рН-зависимого липоплекса mRNA. Выбор mRNA и siRNA (будут синтезированы исполнителями проекта) определяется их значимостью как средств генной терапии. Нативная и химически модифицированные siRNA, а также mRNA будут протестированы на модельной системе: siRNA должна подавлять синтез стабильно экспрессируемого белка GFP, а mRNA – обеспечивать синтез репортерного белка GFP в клетках.
НЧЗ обладают уникальными физическими, химическими, оптическими и биологическими свойствами, что делает их перспективными кандидатами на роль нетоксичных транспортеров ТНК. Нами впервые была получена наноконструкция, в которой siRNA НЕКОВАЛЕНТНО связана с НЧЗ, и показана десорбция обеих цепей siRNA (Epanchintseva et al, 2018), что критично для реализации функций siRNA в клетке. Полученная наноконструкция была покрыта липидной оболочкой и допирована амфифильным пептидом (многоуровневая наноконструкция), эффективность подавления синтеза репортерного белка доставленной с помощью этой конструкции siRNA была показана на культуре клеток (Poletaeva et al, 2018). Одна из задач предлагаемого проекта - повышение эффективности siRNA путем увеличения её нуклеазной устойчивости посредством введения фосфорилгуанидиновых модификаций, а также создание многоуровневой конструкции-транспортера для доставки модифицированной siRNA в клетки, и изучение влияния модификаций на связывание siRNA с НЧЗ и механизмы реализации её функций.
В рамках проекта получит развитие предложенное нами новое научное направление в разработках транспортеров для доставки ТНК – использование нековалентного связывания РНК с поверхностью НЧЗ, максимально сохраняющего природные свойства siRNA и обеспечивающего высокоэффективную реализацию её терапевтических функций.
Другой задачей проекта является создание многоуровневой наноконструкции на основе липоплекса mRNA (комплекс mRNA c pH-зависимыми катионными липидами), который должен обеспечить контролируемую упаковку mRNA в многоуровневую конструкцию. За счет физико-химических свойств отдельных компонентов конструкции будут реализованы доставка в клетку, выход из эндосомальных компартментов и реализация активности mRNA. Созданная конструкция будет новой, сведения об аналогичных транспортерах не опубликованы.
Процесс создания всех наноконструкциий будет контролироваться методами динамического светорассеяния и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). В ходе исследований будут применяться также методы спектроскопии, электрофоретического анализа, ЯМР-спектрометрии и масс-спектроскопии. Анализ взаимодействия созданных транспортеров с клетками и оценка эффекта mRNA и siRNA будут проводиться методами проточной цитофлуориметрии, световой, иммунофлуоресцентной (конфокальной) и ПЭМ с использованием культур опухолевых и иммортализованных клеток в 2D- и 3D-системах культивирования (монослой и сфероиды). Сфероиды в настоящее время рассматриваются как адекватная экспериментальная модель солидных опухолей, исследование позволит выявить особенности проникновения наноконструкций в структурированную трехмерную клеточную систему.
Все результаты, полученные в ходе проекта, будут новыми. Основной результат - создание многоуровневых наноконструкций на основе металлического (НЧЗ) и органического (липоплекс) коров для эффективной доставки в клетки mRNA, нативной и модифицированных siRNA, что внесет существенный вклад в развитие молекулярной медицины.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Епанчинцева А.В., Полетаева Ю.Е., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Пышная И.А.
Long-term stability and scale-up of noncovalently bound gold nanoparticle-siRNA suspensions
Beilstein Journal of Nanotechnology, 10, 2568-2578 (год публикации - 2019)
10.3762/bjnano.10.248
2.
Павлова А.С., Довыденко И.С., Купрюшкин М.С., Григорьева А.Е., Пышная И.А., Пышный Д.В.
Amphiphilic “Like-A-Brush” Oligonucleotide Conjugates with Three Dodecyl Chains: Self-Assembly Features of Novel Scaffold Compounds for Nucleic Acids Delivery
Nanomaterials, v.10, 1948; doi:10.3390/nano10101948 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10101948
3.
Челобанов Б., Полетаева Ю., Епанчинцева А., Тупицына А., Пышная И., Рябчикова Е.
Ultrastructural Features of Gold Nanoparticles Interaction with HepG2 and HEK293 Cells in Monolayer and Spheroids
Nanomaterials, Nanomaterials 2020, 10, 2040; doi:10.3390/nano10102040 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10102040
4.
Челобанов Б.П., Полетаева Ю.Е., Епанчинцева А.В., Тупицына А.В., Мосякин Н.Б., Рябчикова Е.И.
Взаимодействие наночастиц золота с гепатоцитами человека линии HерG2 в условиях 2D- и 3D-культивирования
Материалы международного форума «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Выпуск 18. c. 135-137. 28-30 октября 2020 Москва (год публикации - 2020)
10.37747/2312-640X-2020-18-135-137
5.
Епанчинцева А.В., Полетаева Ю.Е., Довыденко И.С., Челобанов Б.П., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Пышная И.А.,
A Lipid-Coated Nanoconstruct Composed of Gold Nanoparticles Noncovalently Coated with Small Interfering RNA: Preparation, Purification and Characterization
Nanomaterials, v. 11, #11, 2775, 1-16 (год публикации - 2021)
10.3390/nano11112775
6.
Павлова А.С., Яковлева К.И., Епанчинцева А.В., Купрюшкин М.С., Пышная И.А., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Довыденко И.С.
An Influence of Modification with Phosphoryl Guanidine Combined with a 2'-O-Methyl or 2'-Fluoro Group on the Small-Interfering-RNA Effect
Int. J. Mol. Sci., v.22, #18, ID 9784, 1-15. (год публикации - 2021)
10.3390/ijms22189784
Публикации
1.
Епанчинцева А.В., Полетаева Ю.Е., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Пышная И.А.
Long-term stability and scale-up of noncovalently bound gold nanoparticle-siRNA suspensions
Beilstein Journal of Nanotechnology, 10, 2568-2578 (год публикации - 2019)
10.3762/bjnano.10.248
2.
Павлова А.С., Довыденко И.С., Купрюшкин М.С., Григорьева А.Е., Пышная И.А., Пышный Д.В.
Amphiphilic “Like-A-Brush” Oligonucleotide Conjugates with Three Dodecyl Chains: Self-Assembly Features of Novel Scaffold Compounds for Nucleic Acids Delivery
Nanomaterials, v.10, 1948; doi:10.3390/nano10101948 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10101948
3.
Челобанов Б., Полетаева Ю., Епанчинцева А., Тупицына А., Пышная И., Рябчикова Е.
Ultrastructural Features of Gold Nanoparticles Interaction with HepG2 and HEK293 Cells in Monolayer and Spheroids
Nanomaterials, Nanomaterials 2020, 10, 2040; doi:10.3390/nano10102040 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10102040
4.
Челобанов Б.П., Полетаева Ю.Е., Епанчинцева А.В., Тупицына А.В., Мосякин Н.Б., Рябчикова Е.И.
Взаимодействие наночастиц золота с гепатоцитами человека линии HерG2 в условиях 2D- и 3D-культивирования
Материалы международного форума «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Выпуск 18. c. 135-137. 28-30 октября 2020 Москва (год публикации - 2020)
10.37747/2312-640X-2020-18-135-137
5.
Епанчинцева А.В., Полетаева Ю.Е., Довыденко И.С., Челобанов Б.П., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Пышная И.А.,
A Lipid-Coated Nanoconstruct Composed of Gold Nanoparticles Noncovalently Coated with Small Interfering RNA: Preparation, Purification and Characterization
Nanomaterials, v. 11, #11, 2775, 1-16 (год публикации - 2021)
10.3390/nano11112775
6.
Павлова А.С., Яковлева К.И., Епанчинцева А.В., Купрюшкин М.С., Пышная И.А., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Довыденко И.С.
An Influence of Modification with Phosphoryl Guanidine Combined with a 2'-O-Methyl or 2'-Fluoro Group on the Small-Interfering-RNA Effect
Int. J. Mol. Sci., v.22, #18, ID 9784, 1-15. (год публикации - 2021)
10.3390/ijms22189784
Публикации
1.
Епанчинцева А.В., Полетаева Ю.Е., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Пышная И.А.
Long-term stability and scale-up of noncovalently bound gold nanoparticle-siRNA suspensions
Beilstein Journal of Nanotechnology, 10, 2568-2578 (год публикации - 2019)
10.3762/bjnano.10.248
2.
Павлова А.С., Довыденко И.С., Купрюшкин М.С., Григорьева А.Е., Пышная И.А., Пышный Д.В.
Amphiphilic “Like-A-Brush” Oligonucleotide Conjugates with Three Dodecyl Chains: Self-Assembly Features of Novel Scaffold Compounds for Nucleic Acids Delivery
Nanomaterials, v.10, 1948; doi:10.3390/nano10101948 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10101948
3.
Челобанов Б., Полетаева Ю., Епанчинцева А., Тупицына А., Пышная И., Рябчикова Е.
Ultrastructural Features of Gold Nanoparticles Interaction with HepG2 and HEK293 Cells in Monolayer and Spheroids
Nanomaterials, Nanomaterials 2020, 10, 2040; doi:10.3390/nano10102040 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10102040
4.
Челобанов Б.П., Полетаева Ю.Е., Епанчинцева А.В., Тупицына А.В., Мосякин Н.Б., Рябчикова Е.И.
Взаимодействие наночастиц золота с гепатоцитами человека линии HерG2 в условиях 2D- и 3D-культивирования
Материалы международного форума «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Выпуск 18. c. 135-137. 28-30 октября 2020 Москва (год публикации - 2020)
10.37747/2312-640X-2020-18-135-137
5.
Епанчинцева А.В., Полетаева Ю.Е., Довыденко И.С., Челобанов Б.П., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Пышная И.А.,
A Lipid-Coated Nanoconstruct Composed of Gold Nanoparticles Noncovalently Coated with Small Interfering RNA: Preparation, Purification and Characterization
Nanomaterials, v. 11, #11, 2775, 1-16 (год публикации - 2021)
10.3390/nano11112775
6.
Павлова А.С., Яковлева К.И., Епанчинцева А.В., Купрюшкин М.С., Пышная И.А., Пышный Д.В., Рябчикова Е.И., Довыденко И.С.
An Influence of Modification with Phosphoryl Guanidine Combined with a 2'-O-Methyl or 2'-Fluoro Group on the Small-Interfering-RNA Effect
Int. J. Mol. Sci., v.22, #18, ID 9784, 1-15. (год публикации - 2021)
10.3390/ijms22189784