Вирусные векторы для генной терапии

• 7192
• 6,0
• 4
• 2

Смертельные клешни

Человечество столкнулось с этой загадочной болезнью еще до нашей эры. Ее пытались понять и лечить ученые мужи в самых различных уголках мира: в Древнем Египте — Еберс, в Индии — Сушрута, Греции — Гиппократ. Все они и многие другие медики вели борьбу с опасным и серьезным противником — раком. И хоть эта битва продолжается до сих пор, сложно определить, есть ли шансы на полную и окончательную победу. Ведь чем больше мы изучаем болезнь, тем чаще возникают вопросы — можно ли полностью излечить рак? Как избежать болезни? Можно ли сделать лечение быстрым, доступным и недорогим?

Мутации: погибнуть или жить вечно?

Рисунок 1. Генетическая модель рака: рак толстой кишки. Первый шаг — потеря или инактивация двух аллелей гена АРS на пятой хромосоме. В случае семейного рака (familiar adenomatous polyposis, FAP) одна мутация гена АРС наследуется. Потеря обоих аллелей ведет к образованию доброкачественных аденом. Последующие мутации генов на 12, 17, 18 хромосомах доброкачественной аденомы могут привести к трансформации в злокачественную опухоль. Источник: [1].

Очевидно, что развитие определенных видов рака включают в себя изменение большинства или даже всех этих генов и может проходить различными путями. Из этого следует, что каждую опухоль следует рассматривать как биологически уникальный объект. На сегодняшний день существуют специальные генетические информационные базы по раку, содержащих данные о 1,2 млн. мутаций из 8207 образцов тканей, относящихся к 20 видам опухолей: атлас Ракового Генома (Cancer Genome Atlas) и каталог соматических мутаций при раке (Catalogue of Somatic Mutations in Cancer (COSMIC)) [2].

Рисунок 2. Распространение метастаз. Рисунок с сайта pharmaceuticalintelligence.com.

Однако клетки вооружены специальными механизмами, защищающими от развития опухолей:

• импринтинг — механизм эпигенетических модификаций, который контролирует нормальный рост и правильное развитие организма. Любые нарушения в метилировании определенных генов могут поспособствовать возникновению рака. Например, в исследованиях было обнаружено, что потеря импринтинга после инактивации материнского аллеля гена IgF2 увеличивает риск развития рака прямой кишки в раз [3];
• репарация ДНК (например, однонуклеотидная эксцизионная репарация защищает ДНК от мутаций, вызванных канцерогенными агентами) [4];
• контрольные точки клеточного цикла — используют специфичные белки-мессенжеры, такие как ATM, ATR и комплекс RAD17-RFC для поиска повреждений в молекулах ДНК. Сигнальные белки активируют р53 и инактивируют циклин-зависимые киназы, что, в свою очередь, ингибирует клеточный цикл от G1 до S (G1/S точка рестрикции), репликацию ДНК в S-фазе и G2-фазу (G2/M-точка рестрикции) [5];
• программируемая клеточная смерть — апоптоз и связанные регуляторные гены имеют огромное влияние на возникновение злокачественного фенотипа. Некоторые онкогенные мутации нарушают апоптоз, что приводит к инициации канцерогенеза и метастазирования [6];
• иммунная система — активация естественных киллеров (NK — natural killer cells), макрофагов, нейтрофилов, эозинофилов и специфических Т-цитотоксических клеток; синтез цитокинов и специфических антител [7].

Традиционные методы и их недостатки

• хирургическая (полное удаление опухоли). Используется, когда опухоль имеет небольшие размеры и хорошо локализована. Также удаляют часть тканей, которые контактируют со злокачественным новообразованием. Метод не применяется при наличии метастазов;
• лучевая — облучение опухоли радиоактивными частицами для остановки и предотвращения деления раковых клеток. Здоровые клетки тоже чувствительны к этому излучению и часто погибают;
• химиотерапия — используются лекарства, тормозящие рост быстро делящихся клеток. Лекарства оказывают негативное воздействие и на нормальные клетки.

Вышеописанные подходы не всегда могут избавить больного от рака. Часто при хирургическом лечении остаются единичные раковые клетки, и опухоль может дать рецидив, а при химиотерапии и лучевой терапии возникают побочные эффекты (снижение иммунитета, анемия, выпадение волос и др.), которые приводят к серьезным последствиям, а часто и к смерти пациента. Тем не менее, с каждым годом улучшаются традиционные и появляются новые методы лечения, которые могут победить рак, такие как биологическая терапия, гормональная терапия, использование стволовых клеток, трансплантация костного мозга, а также различные поддерживающие терапии. Наиболее перспективной считается генная терапия, так как она направлена на первопричину рака — компенсацию неправильной работы определенных генов.

Генная терапия как перспектива

По данным PubMed, интерес к генной терапии (ГТ) раковых заболеваний стремительно растет, и на сегодняшний день ГТ объединяет ряд методик, которые оперируют с раковыми клетками и в организме (in vivo) и вне его (ех vivo) (рис. 3).

Рисунок 3. Две основные стратегии генной терапии. Еx vivo — генетический материал с помощью векторов переносится в клетки, выращиваемые в культуре (трансдукция), а затем трансгенные клетки вводят реципиенту; in vivo — введение вектора с нужным геном в определенную ткань или орган. Картинка из [8].

В качестве вирусных векторов используют ретровирусы, аденовирусы, аденоассоциированные вирусы, лентивирусы, вирусы герпеса и другие. Эти вирусы отличаются по эффективности трансдукции, по взаимодействию с клетками (распознавание и заражение) и ДНК. Главным критерием является безопасность и отсутствие риска неконтролируемого распространения вирусной ДНК: если гены вставляются в неправильном месте генома человека, они могут создать вредные мутации и инициировать развитие опухоли. Также важно учитывать уровень экспрессии перенесенных генов, чтобы предотвратить воспалительные или иммунные реакции организма при гиперсинтезе целевых белков (Таблица 1).

Таблица 1. Вирусные векторы [10].

Вектор	Краткое описание
Вирус кори (measles virus)	содержит отрицательную последовательность РНК, которая не вызывает защитного ответа в раковых клетках
Вирус простого герпеса (HSV-1)	может переносить длинные последовательности трансгенов
Лентивирус	производный от ВИЧ, может интегрировать гены в неделящиеся клетки
Ретровирус (RCR)	не способный к самостоятельной репликации, обеспечивает эффективное встраивание чужеродной ДНК в геном и постоянство генетических изменений
Обезьяний пенистый вирус (SFV)	новый РНК-вектор, который передает трансген в опухоль и стимулирует его экспрессию
Рекомбинантный аденовирус (rAdv)	обеспечивает эффективную трансфекцию, но возможна сильная иммунная реакция
Рекомбинантный аденоассоциированный вирус (rAAV)	способен к трансфекции многих типов клеток

Синтетические катионные липосомы в настоящее время признаны перспективным способом доставки функциональных генов. Положительный заряд на поверхности частиц обеспечивает слияние с отрицательно заряженными клеточными мембранами. Катионные липосомы нейтрализуют отрицательный заряд цепи ДНК, делают более компактной ее пространственную структуру и способствуют эффективной конденсации. Плазмидно-липосомный комплекс имеет ряд важных достоинств: могут вмещать генетические конструкции практически неограниченных размеров, отсутствует риск репликации или рекомбинации, практически не вызывает иммунного ответа в организме хозяина. Недостаток этой системы состоит в низкой продолжительности терапевтического эффекта, а при повторном введении могут появляться побочные эффекты [12].

Электропорация является популярным методом невирусной доставки ДНК, довольно простым и не вызывающим иммунного ответа. С помощью индуцированных электрических импульсов на поверхности клеток образуются поры, и плазмидные ДНК легко проникают во внутриклеточное пространство [13]. Генная терапия іn vivo с использованием электропорации доказала свою эффективность в ряде экспериментов на мышиных опухолях. При этом можно переносить любые гены, например, гены цитокинов (IL-12) и цитотоксические гены (TRAIL), что способствует развитию широкого спектра терапевтических стратегий. Кроме того, этот подход может быть эффективным для лечения и метастатических, и первичных опухолей [14].

Выбор техники

В зависимости от типа опухоли и ее прогрессии, для пациента подбирается наиболее эффективная методика лечения. На сегодняшний день разработаны новые перспективные техники генной терапии против рака, среди которых онколитическая вирусная ГТ, пролекарственная ГТ (prodrug therapy), иммунотерапия, ГТ с использованием стволовых клеток.

Для этой методики используются вирусы, которые с помощью специальных генетических манипуляций становятся онколитическими — перестают размножаться в здоровых клетках и воздействуют только на опухолевые. Хорошим примером такой терапии является ONYX-015 — модифицированный аденовирус, который не экспрессирует белок Е1В. При отсутствии этого белка вирус не может реплицироваться в клетках с нормальным геном p53 [15]. Два вектора, сконструированных на базе вируса простого герпеса (HSV-1) — G207 и NV1020 — также несут в себе мутации нескольких генов, чтобы реплицироваться только в раковых клетках [16]. Большим преимуществом техники является то, что при проведении внутривенных инъекций онколитические вирусы разносятся с кровью по всему организму и могут бороться с метастазами. Основные проблемы, которые возникают при работе с вирусами — это возможный риск возникновения иммунного ответа в организме реципиента, а также неконтролируемое встраивание генетических конструкций в геном здоровых клеток, и, как следствие, возникновение раковой опухоли.

Минус терапии состоит в том, что в опухолях присутствуют все защитные механизмы, свойственные здоровым клеткам, и они постепенно адаптируются к повреждающим факторам и пролекарству. Процессу адаптации способствует экспрессия цитокинов (аутокринная регуляция), факторов регуляции клеточного цикла (отбор самых стойких раковых клонов), MDR-гена (отвечает за восприимчивость к некоторым медикаментам).

Благодаря генной терапии, в последнее время начала активно развиваться иммунотерапия — новый подход для лечения рака с помощью противоопухолевых вакцин. Основная стратегия метода — активная иммунизация организма против раковых антигенов (ТАА) с помощью технологии переноса генов [?18].

Главным отличием рекомбинантных вакцин от других препаратов является то, что они помогают иммунной системе пациента распознавать раковые клетки и уничтожать их. На первом этапе раковые клетки получают из организма реципиента (аутологичные клетки) или из специальных клеточных линий (аллогенные клетки), а затем выращивают их в пробирке. Для того чтобы эти клетки могли узнаваться иммунной системой, вводят один или несколько генов, которые производят иммуностимулирующие молекулы (цитокины) или белки с повышенным количеством антигенов. После этих модификаций клетки продолжают культивировать, затем проводят лизис и получают готовую вакцину.

Когда было доказано, что большинство видов рака имеют специфические антигены и способны индуцировать свои защитные механизмы [22], была выдвинута гипотеза, что блокировка иммунной системы раковых клеток облегчит отторжение опухоли. Поэтому для производства большинства противоопухолевых вакцин в качестве источника антигенов используют опухолевые клетки пациента или специальные аллогенные клетки. Основные проблемы иммунотерапии опухолей — вероятность возникновения аутоиммунных реакций в организме больного, отсутствие противоопухолевого ответа, иммуностимуляция роста опухоли и другие.

Заключение

Если подвести итоги, можно с уверенностью говорить, что наступает эпоха персонализированной медицины, когда для лечения каждого онкобольного будет подбираться определенная эффективная терапия. Уже разрабатываются индивидуальные программы лечения, которые обеспечивают своевременный и правильный уход и приводят к значительному улучшению состояния пациентов. Эволюционные подходы для персонализированной онкологии, такие как геномный анализ, производство таргетных препаратов, генная терапия рака и молекулярная диагностика с использованием биомаркеров уже приносят свои плоды [17].

Рак: узнать, предупредить и устранить болезнь.

Генная терапия использует доставку ДНК в клетки, которые могут быть выполнены с помощью нескольких способов, указанных ниже. Два основной класс методов являются те , которые используют рекомбинантные вирусы (иногда их называют биологическую наночастицу или вирусные векторы) , и те , которые используют голые ДНК или ДНК комплексы (невирусные методы).

содержание

Вирусы

Есть два основных типа вирусной инфекции: литический и лизогенный . Вскоре после введения его ДНК, вирусы цикла литического быстро производить больше вирусов, разрывается из клетки и инфицировать другие клетки. Лизогенные вирусы интегрировать свою ДНК в ДНК клетки - хозяина и могут жить в организме в течение многих лет , прежде чем ответить на спусковой крючок. Вирус размножается как клетка делает и не наносит вреда здоровью , пока не срабатывает. Спусковой освобождают ДНК от этого хозяина и использует его для создания новых вирусов.

Генетический материал в ретровирусов в виде РНК - молекул, в то время как генетический материал их хозяев в форме ДНК. Когда ретровирус заражает клетки - хозяина, он представит свою РНК вместе с некоторыми ферментами, а именно обратной транскриптазы и интегразы , в клетку. Эта молекула РНК из ретровируса должны производить копию ДНК из своей молекулы РНК , прежде чем она может быть интегрирована в генетический материал клетки - хозяина. Способ получения копии ДНК из молекулы РНК, называется обратной транскрипции . Это осуществляется с помощью одного из ферментов , проведенных в вирусе, называемых обратной транскриптазы . После того, как эта копия ДНК производится и свободно в ядре клетки - хозяина, она должна быть включена в геном клетки - хозяина. То есть, он должен быть вставлен в большие молекулы ДНК в клетке (хромосомы). Этот процесс осуществляется с помощью другого фермента , переносимой в вирус под названием интегразы .

Теперь, когда генетический материал вируса был включен, то можно сказать, что клетка-хозяин была изменена, чтобы содержать новые гены. Если эта клетка-хозяин делит позже, его потомки все будут содержать новые гены. Иногда гены ретровируса не выражают свою информацию немедленно.

Одной из проблем генной терапии с использованием ретровирусов является то , что фермент интегразы может вставить генетический материал вируса в любую произвольную позицию в геноме хозяина; он случайным образом вставляет генетический материал в хромосомы. Если генетический материал случается быть вставлен в середине одного из исходных генов клетки - хозяина, этот ген будет нарушен ( инсерционный мутагенез ). Если ген случается один клеточное деление регулировочного, неконтролируемое деление клеток (т.е. рак ) может произойти. Эта проблема в последнее время начала решаться с использованием нуклеаз цинкового пальца или путем включения определенных последовательностей , таких как область управления локуса бета-глобина , чтобы направить сайт интеграции в конкретных хромосомных участков.

Генная терапия испытания с использованием ретровирусных векторов для лечения Х-связанный тяжелый комбинированный иммунодефицит (X-SCID) представляют собой наиболее успешное применение генной терапии на сегодняшний день. Более двадцати пациентов прошли лечение во Франции и Великобритании, с высокой скоростью восстановления иммунной системы наблюдается. Аналогичные испытания были ограничены или прекращены в США , когда лейкоз сообщались у пациентов , получавших во французском X-SCID испытания генной терапии. На сегодняшний день четверо детей во французском суде и один в британском суде разработали лейкоз в результате инсерционного мутагенеза с помощью ретровирусного вектора. Все , кроме одного из этих детей хорошо реагировало на обычный анти-лейкоз лечения. Генная терапия испытания для лечения SCID из - за дефицита аденозиндезаминазы ( ADA ) фермента (одна форма SCID) продолжать с относительным успехом в США, Великобритании, Ирландии, Италии и Японии.

Аденовирусы являются вирусами , которые несут свой генетический материал в форме двухцепочечной ДНК. Они вызывают дыхательные, кишечные и глазные инфекции у людей (особенно простуда). Когда эти вирусы заражают клетки - хозяина, они вводят их в молекулу ДНК хозяина. Генетический материал аденовирусов не включен (переходный) в генетический материал клетки-хозяина. Молекула ДНК остается свободным в ядре клетки - хозяина, и инструкции в этой дополнительной молекулы ДНК транскрибируется так же , как и любой другой ген. Единственное отличие состоит в том , что эти дополнительные гены не реплицируется , когда клетка собирается пройти деление клеток таким образом , потомки этой клетки не будут иметь дополнительный ген.

В результате, лечение с аденовирусом потребует readministration в растущей клеточной популяции , хотя отсутствие интеграции в геном клетки - хозяина должно предотвратить тип рака видел в SCID испытаниях. Этот вектор системы был повышен для лечения рака , и на самом деле первый продукт генной терапии , чтобы получить лицензию для лечения рака, Gendicine , является аденовирус. Gendicine, аденовирусная p53 на основе генной терапии была одобрена китайской еды и наркотиков регуляторов в 2003 году для лечения рака головы и шеи. Advexin, подобный подход генной терапии от Introgen, был отвергнут США за продуктами и лекарствами (FDA) в 2008 году.

Опасения по поводу безопасности аденовирусных векторов были подняты после того, как в 1999 году смерти Джесси Гелсингер , участвуя в испытаниях генной терапии. С тех пор работа с использованием аденовирусных векторов была сосредоточена на генетически искалеченные версии вируса.

Вирусные векторы , описанные выше , имеют клеточные популяции естественных хозяев , что они заражают наиболее эффективно. Ретровирусы имеют ограниченные природные диапазоны клетки - хозяина , и хотя аденовирус и адено-ассоциированный вирус способны эффективно инфицировать относительно широкий диапазон ячеек, некоторые типы клеток устойчивы к инфекции этими вирусами , а также. Приложение к и вступление в восприимчивой клетки опосредуется белком оболочки на поверхности вируса. Ретровирусы и адено-ассоциированные вирусы имеют один белок , покрывающие их мембрану, в то время как аденовирусы покрыты как белку оболочки и волокна , которые простираются от поверхности вируса. В белках оболочки на каждом из этих вирусов связываются с молекулами клеточной поверхности , такими как сульфат гепарина , который локализует их на поверхность потенциального хозяина, а также со специфическим рецептором белка , который либо вызывает въездные промотирующий структурные изменения в вирусном белке или локализуется вирус в эндосомах , где подкисление просвета вызывает эту повторную укладку вирусного пальто . В любом случае, вступление в потенциальных клеток - хозяев требует благоприятного взаимодействия белка на поверхности вируса и белка на поверхности клетки.

Вектор к репликации называется ONYX-015 используется в репликации опухолевых клеток. Было установлено, что в отсутствии вирусного белка Е-55Kd, аденовирус вызвал очень быстрое апоптоз инфицированных, р53 (+) клеток, и это приводит к значительно уменьшенным вирусной потомстве и без последующего распространения. Апоптоз был в основном результатом способности EIA инактивировать p300. В p53 (-) клетка, удаление Е 55kd не имеют никаких последствий с точкой зрения апоптоза, и вирусная репликация похожа на вирус дикого типа, что приводит к массовому убийству клеток.

Вектор дефектный по репликации удаляет некоторые важные гены. Эти удаленные гены все еще необходимы в организме, поэтому они заменяются либо вируса-помощника или молекулы ДНК.

Вирус простого герпеса является вирусом нейротропных людей. Это главным образом исследуют на перенос генов в нервной системе. Дикий типа HSV-1 вирус способен заразить нейроны и уклоняться от иммунного ответа хозяина, но все еще может стать возобновлен и произвести литический цикл репликации вируса. Таким образом, типичным является использование мутантных штаммов ВПГ-1 , которые испытывают недостаток в их способности к репликации. Хотя латентный вирус не транскрипционно очевидно, он действительно обладает нейронные промоторы , которые могут продолжать нормально функционировать. Антитела к ВПГ-1 являются общими у человека, однако осложнения , связанные с герпетической инфекцией несколько редко. Внимание для редких случаев энцефалита должно быть принято , и это дает некоторое обоснование для использования HSV-2 в качестве вирусного вектора , как это обычно имеет тропизм для нервных клеток , иннервирующий мочеполовую области тела , а затем может избавить хозяин тяжелой патологии в головном мозге ,

Невирусные методы

Невирусные методы , присутствующие определенные преимущества в сравнении с вирусными методами, с простым крупномасштабным производством и низкой иммуногенности хозяина являются только два. Ранее низкие уровни трансфекции и экспрессии гена проведены невирусные методы в невыгодном положении; Однако последние достижения в области векторной технологии дали молекулу и методы с эффективностью трансфекции , аналогичными вирусов.

Электропорация представляет собой метод , который использует короткие импульсы высокого напряжения , чтобы нести ДНК через клеточную мембрану. Это шок , как полагают, вызывает временное образование пор в клеточной мембране, позволяя молекулы ДНК , чтобы пройти. Электропорации , как правило , эффективны и работают в широком диапазоне типов клеток. Тем не менее, высокий уровень смертности клеток после электропорации ограничивает его использование, в том числе клинических применений.

Совсем недавно новый метод электропорации, называемый электронно-лавинный трансфекции, была использована в экспериментах по генной терапии. С помощью высокого напряжения плазменного разряда, ДНК эффективно доставлены следующей очень коротких (мкс) импульсов. По сравнению с электропорации, методика привела к значительному повышению эффективности и меньше повреждения клеток.

Sonoporation использует ультразвуковые частоты для доставки ДНК в клетки. Процесс акустической кавитации , как полагают , чтобы разрушить клеточную мембрану и позволяют ДНК двигаться в клетки.

В способе называют magnetofection , ДНК образует комплекс с магнитными частицами, и магнит помещен под тканевой культуральной чашке , чтобы привести комплексы ДНК в контакт с монослоем клеток.

Гидродинамический доставки включает в себя быструю инъекцию большого объема раствора в сосудистую систему (например, в нижней полой вены , желчных протоков , или хвостовой вены ). Раствор содержит молекулы, которые должны быть вставлены в клетки, такие как плазмиды ДНК или миРНК , и передачи этих молекул в клетки помогают повышенным гидростатическим давлением , вызванного большим объемом введенного раствора.

Использование синтетических олигонуклеотидов в генной терапии , чтобы отключить гены , участвующие в процессе болезни. Есть несколько способов , с помощью которых это достигается. Одна из стратегий , используют антисмысловые , специфичные для гена - мишени , чтобы нарушить транскрипцию дефектного гена. Другой использует малые молекулы РНК под названием миРНК , чтобы сигнализировать клетки расщеплять определенные уникальные последовательности в мРНК транскрипта дефектного гена, нарушая перевод неисправного мРНК, и , следовательно , экспрессию гена. Еще одна стратегия использует двухцепочечные олигонуклеотиды в качестве приманки для факторов транскрипции, которые необходимы для активации транскрипции гена - мишени. Эти факторы транскрипции , связываются с приманкой вместо промотора дефектного гена, который снижает транскрипцию гена - мишени, снижая экспрессию. Кроме того, одноцепочечные ДНК - олигонуклеотиды были использованы для направления одного изменения базы в пределах мутантного гена. Олигонуклеотид предназначен для отжига с комплементарностью к гену - мишени, за исключением центральной базы, целевой базы, которая служит в качестве шаблона базы для ремонта. Этот метод называют олигонуклеотида опосредованной генной репарации, направленной генной репарации, или целевой нуклеотидной изменения.

Для того, чтобы улучшить доставку новой ДНК в клетки, ДНК должны быть защищены от повреждений и положительно заряженный. Первоначально, анионные и нейтральные липиды были использованы для строительства lipoplexes для синтетических векторов. Однако, несмотря на фактах, что есть небольшая токсичность, связанная с ними, что они совместимы с жидкостями организма, и что существует возможность их адаптации к конкретно ткани; они являются сложными и трудоемкими для производства так внимание было обращено к катионным версии.

Наиболее распространенное использование lipoplexes было в переносе генов в раковые клетки, где поставляемые гены , которые активировали гены контролируют опухолевый супрессор в клетке и снижают активность онкогенов. Недавние исследования показали , lipoplexes , чтобы быть полезным в трансфекции дыхательных эпителиальных клеток .

Polymersomes являются синтетические версии липосом ( везикулы с липидный бислой ), изготовленные из амфифильных блок - сополимеров . Они могут инкапсулировать либо гидрофильное или гидрофобное содержание и могут быть использованы для доставки грузов , таких , как ДНК, белки или лекарства к клеткам. Преимущества polymersomes над липосомами включают в себя большую стабильность, механическую прочность, время циркуляции крови, и емкость запоминающего устройства.

Комплексы полимеров с ДНК называются polyplexes. Большинство polyplexes состоит из катионных полимеров и их изготовление основывается на самосборках с помощью ионных взаимодействий. Одно важное различие между методами действий polyplexes и lipoplexes что polyplexes не могут непосредственно освободить их загрузку ДНК в цитоплазму. В результате, котрансфекции с эндосыми-литическими агентами, такими как инактивированный аденовирус требовались, чтобы облегчить побег наночастиц из эндоцитоза везикул сделанных в ходе захвата частиц. Тем не менее, более глубокое понимание механизмов, посредством которых ДНК могут уйти от endolysosomal пути, то есть протонный губчатый эффекта, вызвали новые стратегии синтеза полимера, такие как включение protonable остатков в цепи полимера и возродили исследования по системам поликатиона основы.

Из-за их низкой токсичности, высокой несущей способностью и простота изготовления, поликатионные наноносителей демонстрируют большие перспективы по сравнению с их конкурентами, такие как вирусные векторы, которые показывают высокую иммуногенность и потенциальной канцерогенности и липидов на основе векторов, которые вызывают токсичность дозы зависимость. Полиэтиленимин и хитозан являются одними из полимерных носителей, которые были широко исследования для разработки терапевтических средств доставки генов. Другие поликатионные носители, такие как поли (бета-амино сложные эфиры) и polyphosphoramidate добавляются в библиотеку потенциальных носителей гена. В дополнении к различным полимерам и сополимеров, легкость регулирования размера, формы, химии поверхности этих полимерных нано-носители дает им преимущество в возможности ориентации и, пользуясь повышенной проницаемости и удержание эффекта.

Дендример представляет собой сильно разветвленные макромолекулы со сферической формой. Поверхность частицы может быть функционализированной во многих отношениях , и многие из свойств полученной конструкции определяются его поверхностью.

В частности, можно построить катионный дендример, т.е. один с положительным поверхностным зарядом. Когда в присутствии генетического материала, такие как ДНК или РНК, заряд дополнительности приводит к временному объединению нуклеиновой кислоты с катионным дендримером. По достижении своего назначения комплекс дендример-нуклеиновой кислоты затем обрабатывают в клетку с помощью эндоцитоза.

В последние годы эталоном для агентов трансфекции было катионные липиды. Ограничения этих конкурирующих реагентов, как сообщается, включают в себя: отсутствии способности трансфецировать некоторые тип клеток, отсутствие надежных возможностей активного нацеливания, несовместимость с моделями животных и токсичностью. Дендримеров предлагают надежную конструкцию ковалентной и экстремальный контроль над структурой молекулы, и, следовательно, размером. Вместе они дают убедительные преимущества по сравнению с существующими подходами.

Неорганические наночастицы, такие как золото , диоксид кремния , оксид железа (напр. Magnetofection ) и фосфаты кальция , как было показано , чтобы иметь возможность доставки генов. Некоторые из преимуществ неорганических векторов в их стабильностях при хранении, низкая стоимость производства и часто время, низкая иммуногенность и устойчивости к воздействию микробов. Наноразмерные материалы менее 100 нм , как было показано , чтобы эффективно улавливают ДНК или РНК , и позволяет его побег из эндосомы без ухудшения. Неорганические также были показаны, про вл ют улучшенных в пробирке трансфекции для прикрепленных линий клеток вследствие их повышенной плотности и преимущественного местоположения на основе культуры блюда. Квантовые точки также были успешно использованы и разрешают соединение генной терапии со стабильным флуоресцентным маркером. Engineered органических наночастиц также в стадии разработки, которые могут быть использованы для совместной доставки генов и терапевтических агентов.

Клеточные-проникающей пептиды (ПКЮТО), также известный как пептид трансдукции доменов (PTDs), короткие пептиды ( Гибридные методы

Из - за каждый метод переноса генов , имеющие недостатки, были некоторые гибридные методами , разработанные , которые объединяют два или более приемов. Виросомы являются одним из примеров; они сочетают в себе липосомы с инактивированным ВИЧ или вирусом гриппа . Это было показано, что более эффективным перенос генов в дыхательных эпителиальных клетках , чем только либо вирусные или липосомы методов. Другие способы включают смешивание другие вирусные векторы с катионными липидами или гибридизацию вирусов .