Genes & CellsGenes & CellsГены и КлеткиGenes and Cells2313-18292500-2562Human Stem Cells Institute12158310.23868/gc121583ArticlesСтатьиGene transfer using new complexes between cardiolipin-like dicationic lipids and plasmid DNA to tumor cellsГенный перенос в опухолевые клеткис помощью новых комплексов кардиолипиноподобныхдикатионных липидов и плазмидной ДНКZhdanovR IЖдановР И

Kazan (Volga region) Federal University, Kazan;Institute General Pathology and Pathophysiology of RAMS, Moscow;

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань;НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, Москва;

MoskovtsevA AМосковцевА А

Institute General Pathology and Pathophysiology of RAMS, Moscow;Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow;

НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, Москва;Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина PAMH, Москва;

BlokhinD YuБлохинД Ю

Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow

Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина PAMH, Москва

DoynikovaA NДойниковаА Н

Кazan (Volga region) Federal University, Kazan

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань

ShakirovaR IШакироваР И

Кazan (Volga region) Federal University, Kazan

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань

SebyakinYu LСебякинЮ Л

Moscow State University of Fine Chemical Technology, Moscow

Московский государственный университет тонких химических технологий, Москва

Kazan (Volga region) Federal University, KazanКазанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньInstitute General Pathology and Pathophysiology of RAMS, MoscowНИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, МоскваBlokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, MoscowРоссийский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина PAMH, МоскваКazan (Volga region) Federal University, KazanКазанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньMoscow State University of Fine Chemical Technology, MoscowМосковский государственный университет тонких химических технологий, Москва1509201273NO3 (2012)№3 (2012)576111012023Copyright ©; 2012, Eco-VectorCopyright ©; 2012, Эко-Вектор2012Eco-VectorЭко-Векторhttps://genescells.ru/2313-1829/article/view/121583

The lipid vesicles of bisamphiphiles cardiolipin-like dicationic lipids (CDL) I-IV were studied for creation of lipoplexes with plasmid DNA of different sizes to obtain stable lipoplexes for gene transfer to gene therapy. Lipoplexes sizes (300±100 nm) and stablity (> 2 hrs) of CDL were sufficient to be used in gene transfer against monolayer and suspension cell cultures. The CDL total cytotoxicity determined by MTT-test was lower compare to lipofectin as a control. Transfection conditions against tumor cells lines were optimized by lipoplexes of CDL and plasmid DNA. The most efficient transfection for lipoplexes CDL-plasmid DNA was at the lipid-DNA (L/D) ratio equal to 5 (for lipofectin, it was 2). For monolayer cell cultures, lipoplexes CDL-I are comparable in terms of transfection efficacy with lipofectin; in the case of suspension culture, their efficiency was lower by one order of magnitude. It permits a usage of lipoplexes suggested as mediators for gene transfer and delivery to human tumor cells.

Липидные везикулы бисамфифилов кардиолипиноподобных дикатионных липидов (КДЛ) I-IV исследованы для получения липоплексов с плазмидными ДНК разных размеров для генного переноса в целях генотерапии. Размеры (300±100 нм) и стабильность (> 2 ч) липоплексов КДЛ оказались достаточны для использования в переносе генов в монослойные и суспензионные культуры клеток. Общая цитотоксичность по МТТ-тесту КДЛ оказалась ниже, чем у контрольной группы (липофектин). Оптимизированы условия трансфекции линий опухолевых клеток липоплексами бисамфифилов КДЛ и плазмидных ДНК. Наиболее эффективной трансфекция для липоплексов «КДЛ - плазмидная ДНК» оказалась при соотношении липид-ДНК (L/D) равном 5 (для липофектина при 2). Для монослойных культур клеток липоплексы КДЛ-I сравнимы по эффективности трансфекции с липофектином, а в случае суспензионной культуры их эффективность на 50% ниже. Это позволяет использовать их в качестве медиаторов для переноса генетических конструкций в опухолевые клетки человека.

dicationic lipidslipofectionreporter genegene transfercell cultureдикатионные липидылипофекциярепортерные геныгенный переноскультуры клетокFelgner P.L., Gadek T.R., Holm M. et al. Lipofectin: a highly efficient lipid-mediated DNA transfection procedure. PNAS USA 1987; 84: 7413-7.Zhdanov R.I., Bogdanenko E.V., Moskovtsev A.A. et al. Liposomemediated gene delivery: dependence on lipid structure, glycolipid mediated targeting, and immunological properties. In: Duzgunes N., editor. Methods in Enzymol. Liposomes. Part C: Gene Transfer and Therapy: Elsevier. 2003; 373: 433-65.Жданов Р.И., Хусаинова Р.С., Иваницкий Г.Р. и др. Невирус- ные векторы в генной терапии. Новый подход в липофекции. Вопро- сы Биол. Мед. Фарм. Химии. 2000; 1: 10-17.Duzgunes N. de Ilarduya C., Simoes S. et al. Cationic liposomes for gene delivery: novel cationic lipids and enhancement by proteins and peptides. Curr. Med. Chem. 2003; 10(14): 1213-20.Zhdanov R.I., Podobed O.V., Vlassov V.V. Cationic lipid-DNA complexes - lipoplexes-for gene transfer and therapy. Bioelectrochem. 2002; 58(1): 53-64.Akinc A., Anderson D.G., Lynn D.M. et al. Synthesis of poly(betaamino ester)s optimized for highly effective gene delivery. Bioconjug. Chem. 2003; 14(5): 979-88.Zabner J., Fasbender A.J., Moninger T. et al. Cellular and molecular barriers to gene transfer by a cationic lipids. J. Biol. Chem. 1995; 270(18): 18997-9007.Wrobel I., Collins D. Fusion of cationic liposomes with mammalian cells occurs after endocytosis. Biochim Biophys Acta. 1995; 1235(2): 296-304.Lasic D.D. Liposomes in gene delivery. NY: CRC Press, Boca Raton; 1997.Leong K.W., Mao H.Q., Truong-Le V.L. et al. DNA-polycation nanospheres as non-viral gene delivery vehicles. J. Control. Release. 1998; 53(1-3): 183-93.Ravi Kumar M.N., Bakowsky U., Lehr C.M. Preparation and characterization of cationic PLGA nanospheres as DNA carriers. Biomaterials 2004; 25(10): 1771-7.Templeton N.S., Lasic D.D., Frederik P.M. et al. Improved DNA: liposome complexes for increased systemic delivery and gene expression. Nature Biotechnology 1997; 15: 647-52.Menger F.M., Keiper J.S. Gemini surfactants. Angew. Chem. Int. Ed. 2000; 39: 1906-20.Hattori T., Adachi K., Shizuri Y. New ceramide from marine sponge Haliclona koremella and related compounds as antifouling substances against macroalgae. J. Nat. Prod. 1998; 61: 823-6.Полякова А.А., Панченкова И.А., Скрипникова М.А. и др. Мембранообразующие свойства димерных катионных амфифи- лов на основе L-глутаминовой кислоты. Биологические мембраны 2003; 20(2): 178-83.Московцев А.А. Индукция гибели опухолевых клеток чело- века новой невирусной системой на основе дикатионных липидов, гена тимидинкиназы HVS-tk и ганцикловира [диссертация]. Москва: НИИОПП РАМН; 2007.Соколовская А.А., Заботина Т.Н., Блохин Д.Ю. и др. СD95-дефицитные клетки сублинии Jurkat/A4, устойчивые к лекарственно-индуцированному апоптозу. Экспер. Онкология 2001; 23: 175-80.Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клониро- вание Методы генетической инженерии. Москва: Мир; 1984.Mozafari M.R., Flanagan J., Zhu X. et al. Sample protocols for the preparation and characterisation of lipid vesicles In: MozafariM.R., Mortazavi S.M., editors. Nanoliposomes: From fundamentals to recent developments. Oxford: Trafford Publishing Ltd; 2005. p. 125-45.Niks M., Otto M. Towards an optimized MTT assay. J. Immunol. Meth. 1990; 130(1): 149-51.Жданов Р.И., ЭльКади А., Московцев А.А. и др. Зависи- мость активности генного переноса липоплексами на основе но- вых дикатионных липидов от их строения. Докл. Акад. наук 2004; 398(1): 118-21.