Development of a nanoplatform for the efficient intracellular delivery of linearized nucleic acids: applications in gene therapy
Han surgido nuevas terapias como las terapias génicas, como CRISPR/Cas9, que se centra en el tratamiento de la enfermedad corrigiendo las alteraciones genéticas. Una limitación importante es asegurar que cantidades significativas de material genético lleguen a las células diana sin poner en peligro...
- Autores:
-
Beltrán González, Tatiana Carolina
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55742
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/55742
- Palabra clave:
- Ácidos nucléicos
Biología molecular
Genética molecular
Ingeniería
- Rights
- openAccess
- License
- http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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Han surgido nuevas terapias como las terapias génicas, como CRISPR/Cas9, que se centra en el tratamiento de la enfermedad corrigiendo las alteraciones genéticas. Una limitación importante es asegurar que cantidades significativas de material genético lleguen a las células diana sin poner en peligro otras funciones celulares. Entre los vectores de transporte, los vectores no virales destacan por sus reducidos problemas de seguridad en comparación con los vectores virales; sin embargo, su uso implica otros desafíos como lograr una alta eficiencia de penetración celular y mantener una baja toxicidad. Una forma significativa de abordar estas limitaciones es utilizar como materiales nanoestructurados fabricados con componentes biocompatibles que también faciliten el transporte de los nucleótidos a los sitios de acción de forma selectiva. Las nanopartículas de magnetita han surgido como alternativas seguras que no solo cumplen con los estándares de biocompatibilidad, sino que también pueden sintetizarse y modificarse de manera fácil y rentable. Además, su transporte y destino pueden ser guiados por campos magnéticos. Este estudio tuvo como objetivo desarrollar una plataforma nanoestructurada basada en nanopartículas de magnetita para la inmovilización y liberación intracelular de ácidos nucleicos lineales para aplicaciones en terapia génica. El correcto funcionamiento del enlace disulfuro se evaluó por primera vez in vitro utilizando como carga de prueba de concepto la cisteína aminoácida tiolada. El nanobioconjugado obtenido (OmpA-MNP-SI-PEG-AEDP-DNA) se caracterizó DLS, TGA, FTIR y TEM. La alta biocompatibilidad del nanobioconjugado se evidenció por su bajo efecto hemolítico, citotoxicidad y agregación plaquetaria. Además, la administración a células de fibroblastos dérmicos primarios demostró altos niveles de escape endosomal y cobertura intracelular. |
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Entre los vectores de transporte, los vectores no virales destacan por sus reducidos problemas de seguridad en comparación con los vectores virales; sin embargo, su uso implica otros desafíos como lograr una alta eficiencia de penetración celular y mantener una baja toxicidad. Una forma significativa de abordar estas limitaciones es utilizar como materiales nanoestructurados fabricados con componentes biocompatibles que también faciliten el transporte de los nucleótidos a los sitios de acción de forma selectiva. Las nanopartículas de magnetita han surgido como alternativas seguras que no solo cumplen con los estándares de biocompatibilidad, sino que también pueden sintetizarse y modificarse de manera fácil y rentable. Además, su transporte y destino pueden ser guiados por campos magnéticos. Este estudio tuvo como objetivo desarrollar una plataforma nanoestructurada basada en nanopartículas de magnetita para la inmovilización y liberación intracelular de ácidos nucleicos lineales para aplicaciones en terapia génica. El correcto funcionamiento del enlace disulfuro se evaluó por primera vez in vitro utilizando como carga de prueba de concepto la cisteína aminoácida tiolada. El nanobioconjugado obtenido (OmpA-MNP-SI-PEG-AEDP-DNA) se caracterizó DLS, TGA, FTIR y TEM. La alta biocompatibilidad del nanobioconjugado se evidenció por su bajo efecto hemolítico, citotoxicidad y agregación plaquetaria. Además, la administración a células de fibroblastos dérmicos primarios demostró altos niveles de escape endosomal y cobertura intracelular.New therapies have emerged such as gene therapies, like CRISPR/Cas9, which focuses on treating the disease by correcting the genetic alterations. A major limitation is to assure that significant amounts of the genetic material reach the target cells without jeopardizing other cellular functions. To overcome this major issue, both viral and non-viral vectors have been developed and tested in vitro and in vivo, with important success. Among the transport vectors, non-viral vectors stand out for their reduced safety issues compared to viral vectors; however, their use involves other challenges such as achieving high cell penetration efficiency and maintaining low toxicity. A meaningful way to tackle these limitations is to use as nanovehicles nanostructured materials manufactured with biocompatible components that also facilitate the transport of the nucleotides to the sites of action selectively. Magnetite nanoparticles have emerged as safe alternatives that not only fulfill the biocompatibility standards but can be synthesized and modified easily and cost-effectively. Moreover, their transport and fate can be guided by magnetic fields. This study aimed to develop a nanostructured platform based on magnetite nanoparticles for the immobilization, and intracellular release of linear nucleic acids for applications in gene therapy. The disulfide bond proper functioning was first evaluated in vitro using as proof-of-concept cargo the thiolated aminoacid cysteine. The obtained nanobioconjugate (OmpA-MNP-SI-PEG-AEDP-DNA) was characterized by DLS, TGA, FTIR and TEM. The high biocompatibility of the nanobioconjugate was evidenced by its low hemolytic effect, cytotoxicity, and platelet aggregation. In addition, delivery to Primary Dermal Fibroblasts cells demonstrated high endosomal escape and intracellular coverage levels.Magíster en Ingeniería BiomédicaMaestría22 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesMaestría en Ingeniería BiomédicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería BiomédicaDevelopment of a nanoplatform for the efficient intracellular delivery of linearized nucleic acids: applications in gene therapyTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMÁcidos nucléicosBiología molecularGenética molecularIngeniería201910712PublicationTEXT26157.pdf.txt26157.pdf.txtExtracted texttext/plain53441https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/6f4480f6-d735-4091-84f1-8c3bd7760719/downloadf7e85666019d64e0f433714550131cc5MD52ORIGINAL26157.pdfapplication/pdf892060https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/2792d25c-f619-46e9-ab4e-c8bcc8d26352/downloadc70fcc82cdfb1fee9089f5119525813eMD51THUMBNAIL26157.pdf.jpg26157.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg24150https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/2250be95-6e8f-418d-8205-966ece0c45de/download6b130860fed325a649776fcca83dcb05MD531992/55742oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/557422023-10-10 17:32:03.737http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/restrictedhttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |