RU2405772C1 - rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS - Google Patents

rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS Download PDF

Info

Publication number
RU2405772C1
RU2405772C1 RU2009124833/04A RU2009124833A RU2405772C1 RU 2405772 C1 RU2405772 C1 RU 2405772C1 RU 2009124833/04 A RU2009124833/04 A RU 2009124833/04A RU 2009124833 A RU2009124833 A RU 2009124833A RU 2405772 C1 RU2405772 C1 RU 2405772C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
rac
nucleic acids
tetradecyloxy
prop
Prior art date
Application number
RU2009124833/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Маслов (RU)
Михаил Александрович Маслов
Дарья Алексеевна Медведева (RU)
Дарья Алексеевна Медведева
Валентин Викторович Власов (RU)
Валентин Викторович Власов
Марина Аркадьевна Зенкова (RU)
Марина Аркадьевна Зенкова
Нина Георгиевна Морозова (RU)
Нина Георгиевна Морозова
Галина Андреевна Серебренникова (RU)
Галина Андреевна Серебренникова
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН (СО РАН)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН (СО РАН), Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова" filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН (СО РАН)
Priority to RU2009124833/04A priority Critical patent/RU2405772C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405772C1 publication Critical patent/RU2405772C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a novel chemical compound, specifically to rac-N-[2,3-di(tetradecyloxy)prop-1-yl]pyridinium bromide, which can deliver nucleic acids into mammal cells:
Figure 00000001
.
EFFECT: compound has low toxicity and in form of an alcohol solution, the compound can deliver nucleic acids into mammal cells.
1 cl, 5 ex, 4 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области химии и медицины, а именно к новым соединениям, способным доставлять нуклеиновые кислоты в клетки млекопитающих.The invention relates to the field of chemistry and medicine, namely to new compounds capable of delivering nucleic acids to mammalian cells.

Генная терапия предназначена для лечения наследственных, инфекционных и онкологических заболеваний и направлена либо на коррекцию наследственного заболевания, либо на придание клеткам новых функций. Успех генной терапии зависит от разработки эффективных способов доставки терапевтических генов в клетки-мишени, обеспечения их экспрессии и длительного функционирования в этих клетках [1, 2]. Вирусные векторы характеризуются высокой эффективностью доставки нуклеиновых кислот [1], однако, имунногенность, мутагенность, токсичность, а также проблемы масштабной наработки таких вирусных частиц стимулировали поиск альтернативных невирусных транспортных систем. В настоящее время в качестве невирусных векторов предложены катионные липиды, полимеры, дендримеры и пептиды [3-5]. Невирусные системы обладают рядом преимуществ, таких как низкая токсичность, неиммуногенность, а также возможность их легкого получения в ходе контролируемых процессов. Среди невирусных транспортных систем широкое применение находят катионные липиды и липосомы на их основе [3-12]. Липиды защищают нуклеиновые кислоты от деградации и способствуют их переносу через клеточную мембрану, инициируя эндоцитоз. Катионные липиды представляют собой положительно заряженные амфифильные соединения, которые состоят из трех структурных доменов: гидрофобного, гидрофильного и соединяющей их спейсерной группы. Гидрофобная часть чаще всего представлена остатком холестерина, диглицерида или длинноцепных углеводородных заместителей. В качестве гидрофильного домена используют монозарядные катионные группы, полученные кватернизацией алифатических или гетероциклических оснований, или остатки поликатионных природных или синтетических полиаминов. Гидрофобная и гидрофильная составляющие катионных липидов обычно разделены спейсером и соединяются карбамоильной, амидной, простой или сложноэфирной связью. Тип связывания определяет стабильность и токсичность катионного липида [3, 13].Gene therapy is designed to treat hereditary, infectious and oncological diseases and is aimed either at correcting a hereditary disease, or at giving the cells new functions. The success of gene therapy depends on the development of effective methods for delivering therapeutic genes to target cells, ensuring their expression and long-term functioning in these cells [1, 2]. Viral vectors are characterized by high efficiency of nucleic acid delivery [1], however, immunogenicity, mutagenicity, toxicity, as well as problems of large-scale production of such viral particles stimulated the search for alternative non-viral transport systems. Currently, cationic lipids, polymers, dendrimers and peptides have been proposed as non-viral vectors [3-5]. Non-viral systems have several advantages, such as low toxicity, non-immunogenicity, as well as the possibility of their easy preparation during controlled processes. Among non-viral transport systems, cationic lipids and liposomes based on them are widely used [3-12]. Lipids protect nucleic acids from degradation and facilitate their transfer through the cell membrane, initiating endocytosis. Cationic lipids are positively charged amphiphilic compounds that consist of three structural domains: hydrophobic, hydrophilic and the spacer group connecting them. The hydrophobic part is most often represented by a residue of cholesterol, diglyceride or long-chain hydrocarbon substituents. As the hydrophilic domain, mono-charged cationic groups obtained by quaternization of aliphatic or heterocyclic bases or residues of polycationic natural or synthetic polyamines are used. The hydrophobic and hydrophilic components of the cationic lipids are usually separated by a spacer and are connected by a carbamoyl, amide, simple or ester bond. The type of binding determines the stability and toxicity of the cationic lipid [3, 13].

Наиболее ближайшим к заявляемому соединению - прототипом, является катионный липид, rac-N-[2,3-ди(олеилокси)проп-1-ил]-N,N,N-триметиламмоний хлорид (DOTMA) [14]. В структуру данного липида входит остаток 1,2-ди-О-олеоил-rac-глицерина, который формирует гидрофобный домен, и триметиламмониевая группа, которая формирует катионный домен, который связывается с фосфатными группами нуклеиновых кислот.The closest to the claimed compound, the prototype, is a cationic lipid, rac-N- [2,3-di (oleyloxy) prop-1-yl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA) [14]. The structure of this lipid includes the remainder of 1,2-di-O-oleoyl-rac-glycerol, which forms a hydrophobic domain, and a trimethylammonium group, which forms a cationic domain, which binds to phosphate groups of nucleic acids.

Недостатками известного соединения являются высокая токсичность и низкая трансфицирующая активность при использовании в виде индивидуального соединения.The disadvantages of the known compounds are high toxicity and low transfection activity when used as an individual compound.

Технической задачей изобретения является получение нового эффективного синтетического соединения, обладающего высокой трансфицирующей активностью, низкой токсичностью и способного доставлять нуклеиновые кислоты в клетки млекопитающих.An object of the invention is to obtain a new effective synthetic compound with high transfection activity, low toxicity and the ability to deliver nucleic acids to mammalian cells.

Поставленная техническая задача решается предлагаемым соединением, представляющим собой катионный липид на основе глицерина, структурная формула которого представлена на чертеже.The stated technical problem is solved by the proposed compound, which is a cationic lipid based on glycerol, the structural formula of which is shown in the drawing.

Заявляемое соединение получают способом, описанным в [15]. Исходным соединением в синтезе катионного липида rac-N-[2,3-ди(тетрадецилокси)проп-1-ил]пиридиний бромида служит 1-бром-1-дезокси-2,3-ди-O-тетрадецил-rac-глицерин, который получают обработкой 1,2-ди-О-тетрадецил-rac-глицерина избытком четырехбромистого углерода в присутствии трифенилфосфина. Нагревание 1-бром-1-дезокси-2,3-ди-O-тетрадецил-rac-глицерина с избытком пиридина в течение 43-45 часов при 90°С и последующая перекристаллизация из диэтилового эфира позволяют получить целевой продукт - rac-N-[2,3-ди(тетрадецилокси)проп-1-ил]пиридиний бромид.The inventive compound is obtained by the method described in [15]. The starting compound in the synthesis of the cationic lipid rac-N- [2,3-di (tetradecyloxy) prop-1-yl] pyridinium bromide is 1-bromo-1-deoxy-2,3-di-O-tetradecyl-rac-glycerol, which is obtained by treating 1,2-di-O-tetradecyl-rac-glycerol with an excess of carbon tetrabromide in the presence of triphenylphosphine. Heating of 1-bromo-1-deoxy-2,3-di-O-tetradecyl-rac-glycerol with an excess of pyridine for 43-45 hours at 90 ° C and subsequent recrystallization from diethyl ether give the desired product, rac-N- [2,3-di (tetradecyloxy) prop-1-yl] pyridinium bromide.

Для синтеза заявляемого соединения использовали растворители и реагенты отечественного производства. ТСХ осуществляли на силикагеле (Silicagel 60 F254, Merck). Идентификацию соединений проводили с помощью реактива Драгендорфа или раствора Ce(SO4)2 - фосформолибденовой кислоты с последующим прогреванием до 100°С. Колоночную хроматографию проводили на силикагеле Kieselgel 60 (40-63 мкм, Merck). Спектры 1Н-ЯМР (δ, м.д. КССВ, Гц) регистрировали на импульсном фурье-спектрометре «Bruker AMD-400» с рабочей частотой 400 МГц в CDCl3 или смеси CDCl3-CD3OD, внутренний стандарт - Me4Si. Масс-спектры получали на время-пролетном масс-спектрометре LC/MSD Agilent 1100 Series ионизацией с помощью электрораспыления (ESI).For the synthesis of the claimed compounds used solvents and reagents of domestic production. TLC was performed on silica gel (Silicagel 60 F 254 , Merck). Compounds were identified using Dragendorf reagent or a solution of Ce (SO 4 ) 2 - phosphoformolybdenum acid, followed by heating to 100 ° C. Column chromatography was performed on Kieselgel 60 silica gel (40-63 μm, Merck). 1 H-NMR spectra (δ, ppm KSSB, Hz) were recorded on a Bruker AMD-400 pulsed Fourier spectrometer with an operating frequency of 400 MHz in CDCl 3 or a mixture of CDCl 3 -CD 3 OD, internal standard Me 4 Si. Mass spectra were obtained on an LC / MSD Agilent 1100 Series time-of-flight mass spectrometer by electrospray ionization (ESI).

Для изучения способности предлагаемого соединения доставлять нуклеиновые кислоты в клетки млекопитающих использовали 25-звенный олигодезоксирибонуклеотид 5'-dTACAGTGGAATTGTATGCCTATTA-3', модифицированный флуоресцеинизотиоцианатом (FITC) по 3'-концу, плазмидную ДНК (pEGFP-C2, «Clontech» (Германия)) и 21-звенную двухцепочечную РНК (siPHK, ИХБФМ СО РАН) (последовательность смысловой цепи 5'-GCGCCGAGGUGAAGUUCGATT-3', антисмысловой цепи - 5'-UCGAACUUCACCUCGGCGCGG-3'). FITC-ON был синтезирован фосфитамидным методом [16] и очищен ионообменной и обращенно-фазовой хроматографией. Чистоту олигонуклеотида проверяли с помощью электрофореза в 15% ПААГ в денатурирующих условиях, визуализацию олигонуклеотида в геле проводили с помощью окраски Stains-All.To study the ability of the proposed compound to deliver nucleic acids to mammalian cells, a 25-unit oligodeoxyribonucleotide 5'-dTACAGTGGAATTGTATGCCTATTA-3 ', modified with fluorescein isothiocyanate (FITC) at the 3'-end, plasmid DNA (pEGFP-C2, Germany) was used 21-link double-stranded RNA (siPHK, ICBPM SB RAS) (5'-GCGCCGAGGUGAAGUUCGATT-3 'sense strand sequence, 5'-UCGAACUUCACCUCGGCGCGG-3' antisense strand). FITC-ON was synthesized by the phosphitamide method [16] and purified by ion exchange and reverse phase chromatography. The purity of the oligonucleotide was checked by electrophoresis in 15% PAG under denaturing conditions, visualization of the oligonucleotide in the gel was carried out using Stains-All stain.

Эффективность проникновения нуклеиновых кислот с использованием заявляемого соединения в клетки млекопитающих in vitro была исследована в экспериментах по трансфекции клеток FITC-меченым олигонуклеотидом, плазмидной ДНК, кодирующей зеленый флуоресцирующий белок (EGFP), и короткой интерферирующей РНК, направленной против матричной РНК гена, кодирующего EGFP.The efficiency of penetration of nucleic acids using the claimed compound into mammalian cells in vitro was studied in experiments on transfection of cells with a FITC-labeled oligonucleotide, plasmid DNA encoding a green fluorescent protein (EGFP), and short interfering RNA directed against a matrix RNA gene encoding EGFP.

Сопоставительный анализ заявляемого соединения с известными и широко используемыми коммерческими агентами трансфекции, такими как Lipofectamine® 2000 и Oligofectamine, показал, что предлагаемое соединение обладает следующими преимуществами.A comparative analysis of the claimed compounds with well-known and widely used commercial transfection agents, such as Lipofectamine ® 2000 and Oligofectamine, showed that the proposed compound has the following advantages.

1. Заявляемое соединение обладает способностью доставлять в клетки млекопитающих нуклеиновые кислоты, как короткие, так и протяженные, что позволяет рассматривать его как перспективный агент для трансфекции.1. The claimed compound has the ability to deliver nucleic acids to mammalian cells, both short and long, which allows it to be considered as a promising agent for transfection.

2. Заявляемое соединение доставляет нуклеиновые кислоты в клетки в индивидуальном состоянии в виде раствора в этиловом спирте и не требует использования дополнительных вспомогательных липидов.2. The claimed compound delivers nucleic acids to cells in an individual state in the form of a solution in ethanol and does not require the use of additional auxiliary lipids.

3. Заявляемое соединение малотоксично для клеток млекопитающих.3. The inventive compound has low toxicity to mammalian cells.

4. Заявляемое соединение не требует сложной процедуры приготовления, свойственной липосомальным композициям.4. The inventive compound does not require a complex preparation procedure characteristic of liposomal compositions.

Кроме того, заявляемое соединение стабильно при хранении, как в сухом виде, так и в виде концентрированного спиртового раствора.In addition, the claimed compound is stable during storage, both in dry form and in the form of a concentrated alcohol solution.

Поиск по источникам научно-технической и патентной литературы показал, что соединение rac-N-[2,3-ди(тетрадецилокси)пропил]пиридиний бромид, обладающее способностью доставлять нуклеиновые кислоты в клетки млекопитающих, в известных источниках не описано.A search by the sources of scientific, technical and patent literature showed that the compound rac-N- [2,3-di (tetradecyloxy) propyl] pyridinium bromide, which has the ability to deliver nucleic acids to mammalian cells, is not described in known sources.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Получение rac-N-[2,3-ди(тетрадецилокси)проп-1-ил]пиридний бромидаExample 1. Obtaining rac-N- [2,3-di (tetradecyloxy) prop-1-yl] pyridinium bromide

К охлажденному до 0°С раствору 1,2-ди-О-тетрадецил-rac-глицерина (96.5 мг, 0.199 ммоль) и трифенилфосфина (109.5 мг, 0.417 ммоль) в безводном дихлорметане (10 мл) добавили по каплям раствор тетрабромуглерода (139.6 мг, 0.420 ммоль) в безводном дихлорметане. Через 17 часов к реакционной смеси добавили метанол (2 мл) и перемешивали 10 мин, растворитель удаляли в вакууме, остаток хроматографировали на колонке с силикагелем, выделяя 1-бром-1-дезокси-2,3-ди-O-тетрадецил-rac-глицерин (108.0 мг, 99%). Смесь 1-бром-1-дезокси-2,3-ди-O-тетрадецил-rac-глицерина (108 мг, 0.19 ммоль) и пиридина (1 мл) выдерживали 44 часа при 90°С. Пиридин удаляли в вакууме, продукт перекристаллизовывали из безводного диэтилового эфира, получая rac-N-[2,3-ди(тетрадецилокси)проп-1-ил]пиридиний бромид (82 мг, 66%). Масс-спектр, m/z (Iотн(%)): 546.7 [М-Br]+ (100%). Спектр ЯМР 1Н: (δ, м.д., J/Гц): 0.81 (т, 6Н, J=7.0, 2 (CH2)11СН 3), 1.24 (уш. с, 44Н, 2(СН 2)11СН3), 1.27-1.50 (м, 4Н, 2 OCH2CH 2), 3.19 и 3.52 (оба дт по 1Н, J=6.6 и 9.3, OCH 2CH2), 3.38 (т, 2Н, J=6.7, OCH 2CH2), 3.58 (дд, J=4.0 и 10.9, ОСНН а), 3.70 (дд, J=3.1 и 10.9, OCHH b), 3.94-4.00 (м, 1Н, CHOC14H29), 4.72 (дц, 1Н, J=8.3 и 13.2) и 5.53 (дд, 1Н, J=2.9 и 13.2, CH2N+), 7.97 (м, 2Н), 8.43 (м, 1Н) и 9.41 (м, 2 Н, C5H5N+).To a solution of 1,2-di-O-tetradecyl-rac-glycerol (96.5 mg, 0.199 mmol) and triphenylphosphine (109.5 mg, 0.417 mmol) in anhydrous dichloromethane (10 ml) cooled to 0 ° C was added dropwise a solution of tetrabromocarbon (139.6 mg, 0.420 mmol) in anhydrous dichloromethane. After 17 hours, methanol (2 ml) was added to the reaction mixture and stirred for 10 minutes, the solvent was removed in vacuo, the residue was chromatographed on a silica gel column to isolate 1-bromo-1-deoxy-2,3-di-O-tetradecyl-rac- glycerin (108.0 mg, 99%). A mixture of 1-bromo-1-deoxy-2,3-di-O-tetradecyl-rac-glycerol (108 mg, 0.19 mmol) and pyridine (1 ml) was held for 44 hours at 90 ° C. Pyridine was removed in vacuo, the product was recrystallized from anhydrous diethyl ether to give rac-N- [2,3-di (tetradecyloxy) prop-1-yl] pyridinium bromide (82 mg, 66%). Mass spectrum, m / z (I rel (%)): 546.7 [M-Br] + (100%). 1 H NMR spectrum: (δ, ppm, J / Hz): 0.81 (t, 6H, J = 7.0, 2 (CH 2 ) 11 С Н 3 ), 1.24 (br s, 44Н, 2 (С H 2 ) 11 CH 3 ), 1.27-1.50 (m, 4H, 2 OCH 2 C H 2 ), 3.19 and 3.52 (both dt in 1H, J = 6.6 and 9.3, OC H 2 CH 2 ), 3.38 (t, 2H, J = 6.7, OC H 2 CH 2 ), 3.58 (dd, J = 4.0 and 10.9, OCH H a ), 3.70 (dd, J = 3.1 and 10.9, OCH H b ), 3.94-4.00 (m, 1H , CHOC 14 H 29 ), 4.72 (dts, 1H, J = 8.3 and 13.2) and 5.53 (dd, 1H, J = 2.9 and 13.2, CH 2 N + ), 7.97 (m, 2H), 8.43 (m, 1H ) and 9.41 (m, 2 N, C 5 H 5 N + ).

Пример 2. Исследование эффективности трансфекции в клетки FITC-меченого олигонуклеотида с использованием заявляемого катионного липидаExample 2. The study of the effectiveness of transfection into cells of a FITC-labeled oligonucleotide using the inventive cationic lipid

Исследование проникновения FITC-меченого олигонуклеотида в клетки НЕК 293 и ВНК проводили с помощью проточной цитофлуориметрии. Эффективность трансфекции оценивали по количеству трансфицированных клеток от общего количества клеток в образце. Клетки высаживали в 24-луночные планшеты (2·105 клеток на лунку для клеток НЕК 293 и 1·105 клеток на лунку для клеток ВНК) и культивировали 24 ч при 37°С в атмосфере, содержащей 5% CO2. Перед проведением трансфекции для экспериментов в присутствии или в отсутствие сыворотки среду в лунках заменяли на 200 мкл среды DMEM, содержащей 10% сыворотки, или DMEM, не содержащей сыворотку, соответственно. Раствор катионного липида (10 мкМ) в среде OptiMEM смешивали с раствором FITC-меченого олигонуклеотида (5 мкМ) в этой же среде, полученные комплексы добавляли к клеткам и инкубировали в течение 4 ч. По окончании инкубации клетки промывали фосфатно-солевым буфером (PBS) (300 мкл), добавляли 50 мкл раствора трипсина и инкубировали 1-2 мин (37°С, 5% CO2). По окончании инкубации в лунки добавляли 200 мкл DMEM с 10% сыворотки, клетки суспендировали и переносили в пробирки. Полученную клеточную суспензию центрифугировали при 1000-1200 об/мин, 4°С, отбирали среду и промывали 1 мл PBS. Затем клетки фиксировали 500 мкл 2% раствора формальдегида в PBS. Для исследования трансфицирующей активности катионного липида использовали клеточный сортер BD FACSAria (Becton Dickinson), измеряющий флуоресценцию клеток, содержащих FITC-меченый олигонуклеотид, определяемый при длине волны возбуждения 488 нм (в приборе используется когерентный сапфировый лазер (20 мВ)).A study of the penetration of a FITC-labeled oligonucleotide into HEK 293 and BHK cells was performed using flow cytometry. Transfection efficiency was evaluated by the number of transfected cells of the total number of cells in the sample. Cells were plated in 24-well plates (2 × 10 5 cells per well for HEK 293 cells and 1 × 10 5 cells per well for BHK cells) and cultured for 24 hours at 37 ° C in an atmosphere containing 5% CO 2 . Before transfection for experiments in the presence or absence of serum, the medium in the wells was replaced with 200 μl of DMEM medium containing 10% serum or DMEM not containing serum, respectively. A solution of cationic lipid (10 μM) in OptiMEM medium was mixed with a solution of FITC-labeled oligonucleotide (5 μM) in the same medium, the resulting complexes were added to the cells and incubated for 4 hours. After incubation, the cells were washed with phosphate-buffered saline (PBS) (300 μl), 50 μl of trypsin solution was added and incubated for 1-2 min (37 ° C, 5% CO 2 ). At the end of the incubation, 200 μl of DMEM with 10% serum was added to the wells, the cells were suspended and transferred to tubes. The resulting cell suspension was centrifuged at 1000-1200 rpm, 4 ° C, the medium was taken and washed with 1 ml of PBS. Then the cells were fixed with 500 μl of a 2% solution of formaldehyde in PBS. To study the transfection activity of the cationic lipid, we used the BD FACSAria cell sorter (Becton Dickinson), which measures the fluorescence of cells containing a FITC-labeled oligonucleotide determined at an excitation wavelength of 488 nm (the device uses a coherent sapphire laser (20 mV)).

Результаты проникновения в клетки FITC-меченого олигонуклеотида приведены в таблице 1.The results of the penetration into the cells of the FITC-labeled oligonucleotide are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 КлеткиCells Наличие 10% сыворотки в ростовой средеThe presence of 10% serum in the growth medium Количество трансфицированных клеток, %The number of transfected cells,% НЕК 293NEC 293 -- 78,678.6 ++ 47,247.2 ВНКKSS -- 87.887.8 ++ 61.961.9

Из приведенных данных видно, что в присутствии заявляемого катионного липида FITC-меченый олигонуклеотид эффективно (количество трансфицированных клеток превышает 75%) проникает в клетки в отсутствие сыворотки в ростовой среде. Наличие в ростовой среде 10% сыворотки уменьшает эффективность трансфекции, однако количество трансфицированных клеток при этом составляет примерно 50% или выше.From the above data it is seen that in the presence of the inventive cationic lipid, the FITC-labeled oligonucleotide effectively (the number of transfected cells exceeds 75%) penetrates into the cells in the absence of serum in the growth medium. The presence of 10% serum in the growth medium reduces the efficiency of transfection, however, the number of transfected cells is approximately 50% or higher.

Пример 3. Трансфекция клеток НЕК 293 плазмидной ДНК с использованием заявляемого катионного липидаExample 3. Transfection of HEK 293 cells with plasmid DNA using the inventive cationic lipid

Исследование проникновения плазмидной ДНК в клетки НЕК. 293 проводили с помощью проточной цитофлуориметрии. Эффективность трансфекции оценивали по количеству клеток, содержащих зеленый флуоресцентный белок (EGFP) от общего количества клеток в образце. Клетки высаживали в 24-луночные планшеты (2·105 клеток на лунку для клеток НЕК 293) и культивировали в течение суток при 37°С в атмосфере, содержащей 5% CO2. Перед проведением трансфекции для экспериментов в присутствии или в отсутствие сыворотки среду в лунках заменяли на 200 мкл среды DMEM, содержащей 10% сыворотки, или DMEM, не содержащей сыворотку, соответственно. Раствор катионного липида (20 мкМ) в среде OptiMEM смешивали с раствором плазмиды pEGFP-C2 (0.3 мкг/мкл) в этой же среде, полученные комплексы добавляли к клеткам и инкубировали в течение 24 ч. Через 4 часа после начала трансфекции в лунках со средой без сыворотки заменяли среду на DMEM с 10% сывороткой. По окончании инкубации клетки обрабатывали, как описано в примере 1. В таблице 2 представлены результаты трансфекции клеток плазмидной ДНК pEGFP-C2 с использованием заявляемого катионного липида.Investigation of the penetration of plasmid DNA into HEK cells. 293 was performed using flow cytometry. Transfection efficiency was evaluated by the number of cells containing green fluorescent protein (EGFP) of the total number of cells in the sample. Cells were plated in 24-well plates (2 × 10 5 cells per well for HEK 293 cells) and cultured for one day at 37 ° C. in an atmosphere containing 5% CO 2 . Before transfection for experiments in the presence or absence of serum, the medium in the wells was replaced with 200 μl of DMEM medium containing 10% serum or DMEM not containing serum, respectively. A solution of cationic lipid (20 μM) in OptiMEM medium was mixed with a solution of plasmid pEGFP-C2 (0.3 μg / μl) in the same medium, the resulting complexes were added to the cells and incubated for 24 hours. 4 hours after the start of transfection in wells with medium serum-free medium was replaced with DMEM with 10% serum. At the end of the incubation, the cells were processed as described in Example 1. Table 2 presents the results of transfection of pEGFP-C2 plasmid DNA cells using the inventive cationic lipid.

Из приведенных данных видно, что плазмидная ДНК в присутствии заявляемого катионного липида проникает в клетки в заметном количестве в отсутствие сыворотки в ростовой среде.From the above data it is seen that plasmid DNA in the presence of the inventive cationic lipid penetrates into cells in a noticeable amount in the absence of serum in the growth medium.

Таблица 2table 2 КлеткиCells Наличие 10% сыворотки в ростовой средеThe presence of 10% serum in the growth medium Количество трансфицированных клеток, %The number of transfected cells,% НЕК 293NEC 293 -- 22,222.2 ++ 2,52.5

Пример 4. Трансфекция клеток ВНК IR-780 короткой интерферирующей РНК с использованием заявляемого катионного липидаExample 4. Transfection of BHK cells IR-780 short interfering RNA using the inventive cationic lipid

Исследование проникновения siPHK, направленной на подавление синтеза зеленого флуоресцирующего белка (EGFP), проводили на клетках линии ВНК IR-780, стабильно экспрессирующих этот белок. В качестве мишени была выбрана мРНК, кодирующая белок EGFP, таким образом по уменьшению флуоресценции клеток можно сделать выводы об эффективности доставки короткой интерферирующей РНК в цитоплазму. Клетки высаживали в 24-луночные планшеты (0.2·105 клеток на лунку для клеток ВНК IR-780) и культивировали в течение суток при 37°С в атмосфере, содержащей 5% CO2. Перед проведением трансфекции для экспериментов в присутствии или в отсутствие сыворотки среду в лунках заменяли на 200 мкл среды DMEM, содержащей 10% сыворотки, или DMEM, не содержащей сыворотку, соответственно. Раствор катионного липида (10 мкМ) в среде OptiMEM смешивали с раствором короткой интерферирующей РНК (50 нМ) в этой же среде, полученные комплексы добавляли к клеткам и инкубировали в течение 72 ч. Через 4 часа после начала трансфекции в лунках со средой без сыворотки заменяли среду на DMEM с 10% сывороткой. По окончании инкубации клетки обрабатывали, как описано в примере 1. В таблице 3 представлены результаты доставки короткой интерферирующей РНК заявляемым катионным липидом.The study of siRNA penetration aimed at suppressing the synthesis of green fluorescent protein (EGFP) was carried out on cells of the BHK line IR-780 stably expressing this protein. As a target, mRNA encoding an EGFP protein was chosen, thus, by reducing the fluorescence of cells, conclusions can be drawn about the efficiency of delivery of short interfering RNA into the cytoplasm. Cells were plated in 24-well plates (0.2 × 10 5 cells per well for IRK-780 BHK cells) and cultured for one day at 37 ° C in an atmosphere containing 5% CO 2 . Before transfection for experiments in the presence or absence of serum, the medium in the wells was replaced with 200 μl of DMEM medium containing 10% serum or DMEM not containing serum, respectively. A solution of cationic lipid (10 μM) in OptiMEM medium was mixed with a solution of short interfering RNA (50 nM) in the same medium, the resulting complexes were added to the cells and incubated for 72 hours. 4 hours after the start of transfection in wells with serum-free medium was replaced DMEM medium with 10% serum. At the end of the incubation, the cells were processed as described in example 1. Table 3 presents the results of the delivery of short interfering RNA by the claimed cationic lipid.

Таблица 3Table 3 Концентрация липида, мкМThe concentration of lipid, μm Наличие 10% сыворотки в ростовой средеThe presence of 10% serum in the growth medium Подавление экспрессии EGFP, %Suppression of EGFP Expression,% 33 -- 1313 ++ 3,63.6 55 -- 21,721.7 ++ 3,93.9 1010 -- 41,641.6 ++ 2,22.2

Из приведенных данных видно, что заявляемый катионный липид в количестве, малотоксичном для клеток, способствует эффективному проникновению короткой интерферирующей РНК в клетки в отсутствие сыворотки в ростовой среде.From the above data it is seen that the claimed cationic lipid in an amount of low toxicity to the cells promotes the effective penetration of short interfering RNA into cells in the absence of serum in the growth medium.

Пример 5. Влияние заявляемого катионного липида на жизнеспособность клеток ВНК, ВНК IR-780, HeLa, HEK 293Example 5. The effect of the inventive cationic lipid on the cell viability of BHK, BHK IR-780, HeLa, HEK 293

Клетки линий ВНК (эмбриональные клетки почки сирийского хомячка), ВНК IR-780 (модифицированные эмбриональные клетки почки сирийского хомячка), HeLa (клетки карциномы шейки матки человека), HEK 293 (эмбриональные клетки почки человека) культивировали в среде DMEM, содержащей 10%-ную эмбриональную телячью сыворотку в атмосфере 5%-ного CO2 при 37°С. Жизнеспособность клеток после инкубации с катионным липидом определяли с помощью МТТ теста, который основан на способности живых клеток превращать соединения на основе тетразола (МТТ) в ярко окрашенные кристаллы формазана, что позволяет спектрофотометрически оценивать количество живых клеток в препарате. Для этого клетки высаживали в 96-луночные планшеты (0.1·105 клеток на лунку для клеток HEK 293 и 0.03·105 клеток на лунку для клеток HeLa, BHK, BHK IR-780). Через 24 ч в лунках меняли среду и к клеткам добавляли раствор соединения в среде DMEM до конечной концентрации в лунке от 1 до 80 мкМ. Клетки инкубировали в присутствии катионного липида еще в течение 24 часов в тех же условиях. По окончании инкубации без смены среды к клеткам добавляли раствор МТТ (5 мг/мл) в фосфатно-солевом буфере до концентрации 0.5 мг/мл и инкубировали в течение 3 ч в тех же условиях. Среду удаляли, к клеткам добавляли по 100 мкл диметилсульфоксида, в котором происходит растворение образовавшихся в клетках кристаллов формазана, и измеряли оптическую плотность на многоканальном спектрофотометре на длинах волн 570 и 630 нм, где А570 - поглощение формазана, а А630 - фон клеток.Cells of the BHK lines (Syrian hamster kidney embryonic cells), BHK IR-780 (modified Syrian hamster kidney embryonic cells), HeLa (human cervical carcinoma cells), HEK 293 (human kidney embryonic cells) were cultured in DMEM medium containing 10% - fetal calf serum in an atmosphere of 5% CO 2 at 37 ° C. Cell viability after incubation with a cationic lipid was determined using the MTT test, which is based on the ability of living cells to convert tetrazole-based compounds (MTT) into brightly colored formazan crystals, which allows spectrophotometric estimation of the number of living cells in the preparation. For this, cells were plated in 96-well plates (0.1 × 10 5 cells per well for HEK 293 cells and 0.03 × 10 5 cells per well for HeLa, BHK, BHK IR-780 cells). After 24 hours, the medium was changed in the wells and a solution of the compound in DMEM medium was added to the cells to a final concentration in the well of 1 to 80 μM. Cells were incubated in the presence of a cationic lipid for another 24 hours under the same conditions. At the end of incubation without changing the medium, MTT solution (5 mg / ml) in phosphate-buffered saline was added to the cells to a concentration of 0.5 mg / ml and incubated for 3 h under the same conditions. The medium was removed, 100 μl of dimethyl sulfoxide, in which the formazan crystals formed in the cells were dissolved, were added to the cells, and the optical density was measured on a multichannel spectrophotometer at wavelengths of 570 and 630 nm, where A 570 is the absorption of formazan and A 630 is the background of the cells.

Из экспериментальных данных вычисляли значение IC50, концентрацию соединения, при которой наблюдается гибель 50% клеток. Значения IC50 катионного липида для клеток приведены в таблице 4.From the experimental data, the IC 50 value, the concentration of the compound at which the death of 50% of the cells is observed, was calculated. The IC 50 values of the cationic lipid for the cells are shown in table 4.

Из приведенных данных видно, что обработка клеток заявляемым катионным липидом вызывает их эффективную гибель только при концентрациях соединений выше 10 мкМ, что свидетельствует о низкой токсичности катионного липида.From the above data it is seen that the treatment of cells with the claimed cationic lipid causes their effective death only at concentrations of compounds higher than 10 μM, which indicates a low toxicity of the cationic lipid.

Таблица 4Table 4 КлеткиCells Наличие 10% сыворотки в ростовой средеThe presence of 10% serum in the growth medium IC50, мкМIC 50 μm НЕК 293NEC 293 ++ 4747 -- 5555 HeLaHela ++ 11eleven -- 1616 BHK IR-780BHK IR-780 ++ 2727 -- 1616 BHKBhk ++ 2222 -- 2121

Таким образом, предлагаемое соединение, представляющее собой катионный липид на основе глицерина со структурной формулой, представленной на чертеже, обладает способностью эффективно доставлять нуклеиновые кислоты в клетки млекопитающих, что позволяет использовать его в качестве агента для доставки генетического материала в клетки.Thus, the proposed compound, which is a cationic lipid based on glycerol with the structural formula shown in the drawing, has the ability to efficiently deliver nucleic acids to mammalian cells, which allows it to be used as an agent for the delivery of genetic material to cells.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Lundstrom К. // Trends Biotechnol. 2003. V.21. P.117-122.1. Lundstrom K. // Trends Biotechnol. 2003. V.21. P.117-122.

2. Rubanyi G.M. // Handbook of pharmaceutical biotechnology / Ed. Gad S.C., John Wiley & Sons, 2007. P. 943-970.2. Rubanyi G.M. // Handbook of pharmaceutical biotechnology / Ed. Gad S.C., John Wiley & Sons, 2007. P. 943-970.

3. Martin В., Sainlos M., Aissaoui A., Oudrhiri N., Hauchecorne M., Vigneron J.-P., Lehn J.-M., Lehn P. II Curr. Pharm. Design. 2005. V.11. P.375-394.3. Martin B., Sainlos M., Aissaoui A., Oudrhiri N., Hauchecorne M., Vigneron J.-P., Lehn J.-M., Lehn P. II Curr. Pharm. Design 2005. V.11. P.375-394.

4. Mintzer M.A., Simanek E.E. // Chem. Rev. 2009. V.109, P.259-302.4. Mintzer M.A., Simanek E.E. // Chem. Rev. 2009. V.109, P.259-302.

5. Dufes С., Uchegbu I.F., Schatzlein A.G. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2005. V.57. P.2177-2202.5. Dufes S., Uchegbu I.F., Schatzlein A.G. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2005. V. 57. P.2177-2202.

6. Wasungu L., Hoekstra D. // J. Controlled Release. 2006. V.116. P.255-264.6. Wasungu L., Hoekstra D. // J. Controlled Release. 2006. V.116. P.255-264.

7. Morille M, Passirani С, Vonarbourg A., Clavreul A., Benoit J.-P. // Biomaterials. 2008. V.29. P.3477-3496.7. Morille M, Passirani C, Vonarbourg A., Clavreul A., Benoit J.-P. // Biomaterials. 2008. V.29. P.3477-3496.

8. KirbyA.J., Camilleri P., Engberts J.B.F.N., Fetters M.C., Nolte R.J.M., Soderman O., Bergsma M., BellP.C., Fielden M.L., Rodriguez C.L.G, Guedat P., Kremer A., McGregor C., Perrin C., Ronsin G., van Eijk M.C.P. // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V.42. P.1448-1457.8. KirbyA.J., Camilleri P., Engberts JBFN, Fetters MC, Nolte RJM, Soderman O., Bergsma M., BellP.C., Fielden ML, Rodriguez CLG, Guedat P., Kremer A., McGregor C. , Perrin C., Ronsin G., van Eijk MCP // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V.42. P.1448-1457.

9. Kostarelos К., Miller A.D. // Chem. Soc. Rev. 2005. V.34. P.970-994.9. Kostarelos K., Miller A.D. // Chem. Soc. Rev. 2005. V.34. P.970-994.

10. Bhattacharya S., Bajaj A. // Curr. Opin. Chem. Biol. 2005. V.9. P.647-655.10. Bhattacharya S., Bajaj A. // Curr. Opin. Chem. Biol. 2005. V.9. P.647-655.

11. Маслов М.А., Сычева Е.В., Морозова Н.Г., Серебренникова Г.А. // Изв. АН. Сер. хим. 2000. С.385-400.11. Maslov M.A., Sycheva E.V., Morozova N.G., Serebrennikova G.A. // Izv. AN Ser. Chem. 2000. S. 385-400.

12. Zhanga S., Xua Y., Wanga B., Qiaob W., Liub D., LiZ. // J. Controlled Release. 2004. V.100. P.165-180.12. Zhanga S., Xua Y., Wanga B., Qiaob W., Liub D., LiZ. // J. Controlled Release. 2004. V.100. P.165-180.

13. Lv H., Zhang S., Wang В., Cui S., Yan J. // J. Controlled Release. 2006. V.114. P.100-109.13. Lv H., Zhang S., Wang B., Cui S., Yan J. // J. Controlled Release. 2006. V.114. P.100-109.

14. синтез ДОТМА.14. DOTMA synthesis.

15. Маслов М. А., Сычева Е.В., Морозова Н.Г., Серебренникова Г.А. // Изв. АН. Сер. хим. 1999. С.1381-1384.15. Maslov M.A., Sycheva E.V., Morozova N.G., Serebrennikova G.A. // Izv. AN Ser. Chem. 1999. S.1381-1384.

16. D.Proudnikov, A.Mirzabekov // Nucleic Acids Res. 1996. V.24. P.4535-4542.16. D. Proudnikov, A. Mirzabekov // Nucleic Acids Res. 1996. V.24. P. 4535-4542.

Claims (1)

rac-N-[2,3-Ди(тетрадецилокси)проп-1-ил]пиридиний бромид со структурной формулой
Figure 00000001

в качестве агента для доставки нуклеиновых кислот в клетки млекопитающих.
rac-N- [2,3-Di (tetradecyloxy) prop-1-yl] pyridinium bromide with the structural formula
Figure 00000001

as an agent for delivering nucleic acids to mammalian cells.
RU2009124833/04A 2009-06-29 2009-06-29 rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS RU2405772C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009124833/04A RU2405772C1 (en) 2009-06-29 2009-06-29 rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009124833/04A RU2405772C1 (en) 2009-06-29 2009-06-29 rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2405772C1 true RU2405772C1 (en) 2010-12-10

Family

ID=46306421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009124833/04A RU2405772C1 (en) 2009-06-29 2009-06-29 rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405772C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618393C1 (en) * 2016-05-23 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет" Lipophilic polyamines with antitumour activity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618393C1 (en) * 2016-05-23 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет" Lipophilic polyamines with antitumour activity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2781507B1 (en) Cationic lipid having improved intracellular kinetics
TW201534578A (en) Novel lipid
JP5270531B2 (en) Composition for transduction of oligonucleotides active in gene silencing and its biological and therapeutic applications
JPWO2020039631A1 (en) Compositions and kits containing biodegradable compounds, lipid particles, lipid particles
JP2024512576A (en) Branched tail lipid compounds and compositions for intracellular delivery of therapeutic agents
WO2018225871A1 (en) Compound serving as cationic lipid
JP2024505327A (en) Nanomaterials containing carbonates
JP2022531461A (en) Polynucleotides that disrupt immune cell activity and how to use them
KR20230042005A (en) LNP composition containing mRNA therapeutics with extended half-life
US9820942B2 (en) Lipidosome preparation, preparation method and application thereof
CA3241488A1 (en) Ionizable amine lipids and lipid nanoparticles
RU2405772C1 (en) rac- N-[2,3-DI(TETRADECYLOXY)PROP-1-YL]PYRIDINIUM BROMIDE AS AGENT FOR DELIVERING NUCLEIC ACIDS INTO MAMMAL CELLS
WO2016002753A1 (en) Cationic lipid
EP3456714B1 (en) Biodegradable compound, lipid particle, composition containing lipid particle and kit
CN116332776A (en) Cationic lipid compound, and composition and application thereof
JP6774965B2 (en) Compounds as cationic lipids
KR20170012366A (en) Ckap5-gene-silencing rnai pharmaceutical composition
WO2022159475A1 (en) Nanomaterials comprising an ionizable lipid
JP2024503976A (en) Nanomaterials containing acetals
JP7043411B2 (en) Compounds as cationic lipids
WO2024192906A1 (en) Lipid compound for delivering therapeutic agent, preparation method therefor, and use thereof
WO2024193525A1 (en) Lipid compound for delivering therapeutic agent, and preparation method therefor and use thereof
RU2394834C1 (en) Carbohydrate-containing cationic amphiphiles, capable of delivering nucleic acid in mammal cells
CN117257965B (en) Nucleic acid delivery carrier composition and application thereof
CA2446951C (en) Polythiourea lipid derivatives

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20120829

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190630