СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ ИНГИБИРОВАНИЯ ВИРУСА ГРИППА А IN VITRO КОМПЛЕКСАМИ МАЛЫХ ИНТЕРФЕРИРУЮЩИХ РНК С ПРОИЗВОДНЫМИ ХИТОЗАНА, ПОЛИЭТИЛЕНИМИНОМ И ГИБРИДНЫМИ МИКРОКАПСУЛАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИАРГИНИНА С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ

Статья в Elpub

Вопросы вирусологии. 2017; 62: 259-265

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ ИНГИБИРОВАНИЯ ВИРУСА ГРИППА А IN VITRO КОМПЛЕКСАМИ МАЛЫХ ИНТЕРФЕРИРУЮЩИХ РНК С ПРОИЗВОДНЫМИ ХИТОЗАНА, ПОЛИЭТИЛЕНИМИНОМ И ГИБРИДНЫМИ МИКРОКАПСУЛАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИАРГИНИНА С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ

Петрова-Бродская А. В., Бондаренко А. Б., Тимин А. С., Плотникова М. А., Афанасьев М. В., Семенова А. А., Лебедев К. И., Горшков А. Н., Горшкова М. Ю., Егоров В. В., Клотченко С. А., Васин А. В.

https://doi.org/10.18821/0507-4088-2017-62-6-259-265

Аннотация

Механизм РНК-интерференции открывает широкие возможности при создании новых препаратов для лечения гриппа. Он позволяет точечно воздействовать на консервативные участки вирусных генов и блокировать их экспрессию. Проведена сравнительная оценка различных носителей для внутриклеточной доставки малых интерферирующих РНК: метилгликольхитозана, кватернизованного хитозана, полиэтиленимина и гибридных микрокапсул на основе полиаргинина с неорганическими компонентами. Кроме того, оценивали противовирусную активность трех малых интерферирующих РНК, направленных на гены NP (NP-717, NP-1496) и PA (PA-1630) вирусов гриппа А, в зависимости от выбранного носителя. По результатам исследования наиболее эффективные внутриклеточная доставка и противовирусная активность были показаны для гибридных микрокапсул.

Список литературы

1. Всемирная организация здравоохранения. Информационный бюллетень о гриппе № 211. Available at: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs211/ru

2. Киселёв О.И., Цыбалова Л.М., Покровский В.И., ред. Грипп: эпидемиология, диагностика, лечение, профилактика. М.: Медицинское информационное агентство; 2012.

3. Kurreck J. RNA interference: from basic research to therapeutic applications. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2009; 48(8): 1378-98.

4. Castel S.E., Martienssen R.A. RNA interference in the nucleus: roles for small RNAs in transcription, epigenetics and beyond. Nat. Rev. Genet. 2013; 14(2): 100-12.

5. Ballarín-González B., Thomsen T.B., Howard K.A. Clinical translation of RNAi-based treatments for respiratory diseases. Drug Deliv. Transl. Res. 2013; 3(1): 84-99.

6. Haussecker D. Current issues of RNAi therapeutics delivery and development. J. Control. Release. 2014; 195: 49-54.

7. Горшков А.Н., Петрова А.В., Васин А.В. РНК-интерференция и патогенез вируса гриппа А. Цитология. 2017; 59(8): 517-33

8. Maillard P.V, Ciaudo C., Marchais A., Li Y., Jay F., Ding S.W., et al. Antiviral RNA interference in mammalian cells. Science. 2013; 342(6155): 235-8.

9. Wang J., Lu Z., Wientjes M.G., Au J.L. Delivery of siRNA therapeutics: barriers and carriers. AAPS J. 2010; 12(4): 492-503.

10. Whitehead K.A., Langer R., Anderson D.G. Knocking down barriers: advances in siRNA delivery. Nat. Rev. Drug. Discov. 2009; 8(2):129-38.

11. Faizuloev E., Marova A., Nikonova A., Volkova I., Gorshkova M., Izumrudov V. Water-soluble N-[(2-hydroxy-3-trimethylammonium)propyl]chitosan chloride as a nucleic acids vector for cell transfection. Carbohydr. Polym. 2012; 89(4): 1088-94.

12. Timin A.S., Muslimov A.R., Petrova A.V., Lepik K.V., Okilova M.V., Vasin A.V., et al. Hybrid inorganic-organic capsules for efficient intracellular delivery of novel siRNAs against influenza A (H1N1) virus infection. Sci. Rep. 2017; 7(1): 102.

13. Elbashir S.M., Lendeckel W., Tuschl T. RNA interference is mediated by 21- and 22-nucleotide RNAs. Genes. Dev. 2001; 15(2): 188-200.

14. Reynolds A., Leake D., Boese Q., Scaringe S., Marshall W.S., Khvorova A. Rational siRNA design for RNA interference. Nat. Biotechnol. 2004; 22(3): 326-30.

15. WHO. Manual for the laboratory diagnosis and virological surveillance of influenza. Available at: http://www.who.int/influenza/gisrs_laboratory/manual_diagnosis_surveillance_influenza/en/

16. Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am. J. Epidemiol. 1938; 27(3): 493-7.

17. Ge Q., McManus M.T., Nguyen T., Shen C.H., Sharp P.A., Eisen H.N., et al. RNA interference of influenza virus production by directly targeting mRNA for degradation and indirectly inhibiting all viral RNA transcription. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003; 100(5): 2718-23.

18. Ganas C., Weiß A., Nazarenus M., Rösler S., Kissel T., Rivera Gil P., et al. Biodegradable capsules as non-viral vectors for in vitro delivery of PEI/siRNA polyplexes for efficient gene silencing. J. Control. Release. 2014; 196: 132-8.

19. Петрова А.В., Горшков А.Н., Егоров В.В., Бондаренко А.Б., Шурыгина А.П.С., Грудинина Н.А. и др. Оценка трансфекционной способности производных хитозана в качестве носителей для доставки коротких интерферирующих РНК. Естественные и математические науки в современном мире. 2015; (36-37): 142-8

20. Pack D.W., Hoffman A.S., Pun S., Stayton P.S. Design and development of polymers for gene delivery. Nat. Rev. Drug Discov. 2005; 4(7): 581-93.

21. Höbel S., Aigner A. Polyethylenimines for siRNA and miRNA delivery in vivo. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2013; 5(5): 484-501.

22. Kumar M. A review of chitin and chitosan applications. React. Funct. Polym. 2000; 46(1): 1-27.

23. Ramsey J.M., Hibbitts A., Barlow J., Kelly C., Sivadas N., Cryan S.A. ‘Smart’ non-viral delivery systems for targeted delivery of RNAi to the lungs. Ther. Deliv. 2013; 4(1): 59-76.

Problems of Virology. 2017; 62: 259-265

COMPARISON OF INFLUENZA A VIRUS INHIBITION IN VITRO BY SIRNA COMPLEXES WITH CHITOSAN DERIVATIVES, POLYETHYLENEIMINE AND HYBRID POLYARGININE-INORGANIC MICROCAPSULES

Petrova-Brodskaya A. V., Bondarenko A. B., Timin A. S., Plotnikova M. A., Afanas’Ev M. V., Semenova A. A., Lebedev K. I., Gorshkov A. N., Gorshkova M. Yu., Egorov V. V., Klotchenko S. A., Vasin A. V.

https://doi.org/10.18821/0507-4088-2017-62-6-259-265

Abstract

Anti-influenza drugs and vaccines have a limited effect due to the high mutation rate of virus genome. The direct impact on the conservative virus genome regions should significantly improve therapeutic effectiveness. The RNA interference mechanism (RNAi) is one of the modern approaches used to solve this problem. In this work, we have investigated the antiviral activity of small interfering RNA (siRNA) against the influenza A/PR/8/34 (H1N1), targeting conserved regions of NP and PA. Polycations were used for intracellular siRNA delivery: chitosan’s derivatives (methylglycol and quaternized chitosan), polyethyleneimine, lipofectamine, and hybrid organic/non-organic microcapsules. A comparative study of these delivery systems with fluorescent labeled siRNA was conducted. The antiviral activity of three small interfering RNAs targeting the NP (NP-717, NP-1496) and PA (PA-1630) influenza A viruses genes was demonstrated, depending on the chosen carrier. The most effective intracellular delivery and antiviral activity were observed for hybrid microcapsules.

References

1. Vsemirnaya organizatsiya zdravookhraneniya. Informatsionnyi byulleten' o grippe № 211. Available at: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs211/ru

2. Kiselev O.I., Tsybalova L.M., Pokrovskii V.I., red. Gripp: epidemiologiya, diagnostika, lechenie, profilaktika. M.: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo; 2012.

3. Kurreck J. RNA interference: from basic research to therapeutic applications. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2009; 48(8): 1378-98.

4. Castel S.E., Martienssen R.A. RNA interference in the nucleus: roles for small RNAs in transcription, epigenetics and beyond. Nat. Rev. Genet. 2013; 14(2): 100-12.

5. Ballarín-González B., Thomsen T.B., Howard K.A. Clinical translation of RNAi-based treatments for respiratory diseases. Drug Deliv. Transl. Res. 2013; 3(1): 84-99.

6. Haussecker D. Current issues of RNAi therapeutics delivery and development. J. Control. Release. 2014; 195: 49-54.

7. Gorshkov A.N., Petrova A.V., Vasin A.V. RNK-interferentsiya i patogenez virusa grippa A. Tsitologiya. 2017; 59(8): 517-33

8. Maillard P.V, Ciaudo C., Marchais A., Li Y., Jay F., Ding S.W., et al. Antiviral RNA interference in mammalian cells. Science. 2013; 342(6155): 235-8.

9. Wang J., Lu Z., Wientjes M.G., Au J.L. Delivery of siRNA therapeutics: barriers and carriers. AAPS J. 2010; 12(4): 492-503.

10. Whitehead K.A., Langer R., Anderson D.G. Knocking down barriers: advances in siRNA delivery. Nat. Rev. Drug. Discov. 2009; 8(2):129-38.

13. Elbashir S.M., Lendeckel W., Tuschl T. RNA interference is mediated by 21- and 22-nucleotide RNAs. Genes. Dev. 2001; 15(2): 188-200.

14. Reynolds A., Leake D., Boese Q., Scaringe S., Marshall W.S., Khvorova A. Rational siRNA design for RNA interference. Nat. Biotechnol. 2004; 22(3): 326-30.

15. WHO. Manual for the laboratory diagnosis and virological surveillance of influenza. Available at: http://www.who.int/influenza/gisrs_laboratory/manual_diagnosis_surveillance_influenza/en/

16. Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am. J. Epidemiol. 1938; 27(3): 493-7.

19. Petrova A.V., Gorshkov A.N., Egorov V.V., Bondarenko A.B., Shurygina A.P.S., Grudinina N.A. i dr. Otsenka transfektsionnoi sposobnosti proizvodnykh khitozana v kachestve nositelei dlya dostavki korotkikh interferiruyushchikh RNK. Estestvennye i matematicheskie nauki v sovremennom mire. 2015; (36-37): 142-8

20. Pack D.W., Hoffman A.S., Pun S., Stayton P.S. Design and development of polymers for gene delivery. Nat. Rev. Drug Discov. 2005; 4(7): 581-93.

21. Höbel S., Aigner A. Polyethylenimines for siRNA and miRNA delivery in vivo. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2013; 5(5): 484-501.

22. Kumar M. A review of chitin and chitosan applications. React. Funct. Polym. 2000; 46(1): 1-27.

23. Ramsey J.M., Hibbitts A., Barlow J., Kelly C., Sivadas N., Cryan S.A. ‘Smart’ non-viral delivery systems for targeted delivery of RNAi to the lungs. Ther. Deliv. 2013; 4(1): 59-76.

Аннотация

COMPARISON OF INFLUENZA A VIRUS INHIBITION IN VITRO BY SIRNA COMPLEXES WITH CHITOSAN DERIVATIVES, POLYETHYLENEIMINE AND HYBRID POLYARGININE-INORGANIC MICROCAPSULES

Abstract

События