RU2771605C2 - Peptides for intracellular delivery of nucleic acids - Google Patents

Peptides for intracellular delivery of nucleic acids Download PDF

Info

Publication number
RU2771605C2
RU2771605C2 RU2020134974A RU2020134974A RU2771605C2 RU 2771605 C2 RU2771605 C2 RU 2771605C2 RU 2020134974 A RU2020134974 A RU 2020134974A RU 2020134974 A RU2020134974 A RU 2020134974A RU 2771605 C2 RU2771605 C2 RU 2771605C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
peptide
peptides
transfection
cells
cationic
Prior art date
Application number
RU2020134974A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020134974A3 (en
RU2020134974A (en
Inventor
Муса Рахимович Хаитов
Ксения Вадимовна Кожихова
Олеся Олеговна Колоскова
Сергей Михайлович Андреев
Анастасия Витальевна Тимофеева
Артем Андреевич Шатилов
Игорь Петрович Шиловский
Илья Андреевич Кофиади
Валерий Валерьевич Смирнов
Александра Александровна Никонова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России)
Priority to RU2020134974A priority Critical patent/RU2771605C2/en
Publication of RU2020134974A3 publication Critical patent/RU2020134974A3/ru
Publication of RU2020134974A publication Critical patent/RU2020134974A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2771605C2 publication Critical patent/RU2771605C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/10Peptides having 12 to 20 amino acids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/42Proteins; Polypeptides; Degradation products thereof; Derivatives thereof, e.g. albumin, gelatin or zein
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K7/00Peptides having 5 to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K7/04Linear peptides containing only normal peptide links
    • C07K7/08Linear peptides containing only normal peptide links having 12 to 20 amino acids

Abstract

FIELD: genetic engineering and biochemistry.SUBSTANCE: invention relates to the field of genetic engineering and biochemistry, as well as to medicine and pharmaceuticals, and is aimed at creating low-toxic cationic dendrimeric peptides as intracellular transporters of nucleic acids (NA) of various structures. A means for intracellular delivery of nucleic acids into mammalian cells is proposed, which is a dendrimeric cationic peptide.EFFECT: resulting agent provides delivery of both plasmid DNA and small interfering RNA (siRNA), which makes it possible to use it as a promising agent for gene therapy, including therapy based on RNA interference.1 cl, 15 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к генной инженерии, биохимии, медицине и фармацевтическим технологиям и связано с созданием малотоксичных катионных дендримерных пептидов как внутриклеточных транспортеров нуклеиновых кислот (НК) различной структуры. Трансфекция клеток НК является эффективным способом введения нового гена или, наоборот, целенаправленного подавления экспрессии собственного или чужеродного гена. Последний способ, так называемая РНК-интерференция, реализуемая за счет внутриклеточного введения малой интерферирующей РНК (миРНК), может охватывать очень широкий спектр заболеваний, включая врожденные, инфекционные, онкологические и иммунные заболевания. Открытие феномена РНК-интерференции, как способа регуляции генной экспрессии, подтолкнуло исследователей и фармацевтические компании к разработке различных вариантов генно-терапевтических препаратов, содержащих в своем составе молекулы миРНК. Для проявления специфической активности НК должны проникнуть в цитоплазму клетки-мишени, но выполнение этого условия имеет ряд трудностей. Прежде всего, свободная НК в биологической среде очень быстро разрушается под действием эндогенных нуклеаз, а также и из-за высокой гидрофильности и значительного отрицательного заряда молекулы НК практически неспособны проходить мембранный барьер клетки. Поэтому основной акцент в разработке таких препаратов связан с созданием эффективных систем доставки НК.The invention relates to genetic engineering, biochemistry, medicine and pharmaceutical technologies and is associated with the creation of low-toxicity cationic dendrimeric peptides as intracellular transporters of nucleic acids (NA) of various structures. Transfection of NK cells is an effective way to introduce a new gene or, conversely, to purposefully suppress the expression of a native or foreign gene. The last method, the so-called RNA interference, implemented by intracellular introduction of small interfering RNA (siRNA), can cover a very wide range of diseases, including congenital, infectious, oncological and immune diseases. The discovery of the phenomenon of RNA interference as a way to regulate gene expression prompted researchers and pharmaceutical companies to develop various variants of gene therapy drugs containing miRNA molecules. To manifest specific activity, NA must penetrate into the cytoplasm of the target cell, but the fulfillment of this condition has a number of difficulties. First of all, free NA in the biological environment is very quickly destroyed by the action of endogenous nucleases, and due to the high hydrophilicity and significant negative charge, NA molecules are practically unable to pass through the cell membrane barrier. Therefore, the main emphasis in the development of such drugs is associated with the creation of effective NA delivery systems.

В качестве возможных транспортеров НК исследовались вирусы, рекомбинантные вирионы и разнообразные классы веществ, включая неорганические вещества, органические амфифильные полимеры, биополимеры, липиды, липосомы, полисахариды, наночастицы и пептиды. Хотя вирусы являются эффективными проникающими агентами, однако, ввиду потенциальной биологической опасности (возможные патогенные мутации, нежелательный иммунный ответ) применения реплицирующих агентов на практике стараются избегать. Синтетические полимеры и неорганические наночастицы часто обладают высокой токсичностью и склонны накапливаться в организме. Одним из привлекательных решений с точки зрения безопасности является применение невирусных систем на основе катионных биоразлагаемых векторов петидной и/или липидной природы в виду их низкой иммуногенности и способностью к биодеструкции. Такие агенты образуют комплексы с отрицательно заряженными НК и конденсируют их в компактные наноструктуры, и это, с одной стороны, обеспечивает защиту НК от действия нуклеаз, а с другой, способствует их транслокации через клеточные мембраны за счет эндоцитоза. Обычно в составе комплекса катионный носитель находится в избытке, обеспечивая суммарный положительный заряд всего комплекса, что повышает эффективность его проникновения в клетки, т.к. поверхность клетки обычно несет отрицательный заряд.Viruses, recombinant virions, and various classes of substances, including inorganic substances, organic amphiphilic polymers, biopolymers, lipids, liposomes, polysaccharides, nanoparticles, and peptides, have been studied as possible NA transporters. Although viruses are effective penetrating agents, however, due to the potential biological hazard (possible pathogenic mutations, unwanted immune response), the use of replicating agents is generally avoided in practice. Synthetic polymers and inorganic nanoparticles are often highly toxic and tend to accumulate in the body. One of the attractive solutions in terms of safety is the use of non-viral systems based on cationic biodegradable vectors of peptide and/or lipid nature due to their low immunogenicity and biodegradability. Such agents form complexes with negatively charged NAs and condense them into compact nanostructures, which, on the one hand, protects NAs from the action of nucleases, and, on the other hand, promotes their translocation through cell membranes due to endocytosis. Usually, the cationic carrier is in excess in the composition of the complex, providing a total positive charge of the entire complex, which increases the efficiency of its penetration into cells, because the cell surface usually carries a negative charge.

К перспективным транспортерам НК этой группы следует отнести катионные пептиды (КП) ввиду их ряда отличительных преимуществ. К ним можно отнести: высокую трансмембранную активность, наличие четко определенного состава/структуры, стабильность при хранении, что позволяет проводить анализ чистоты и структуры современными методами (масс-спектрометрией, высокоэффективной хроматографией, ЯМР), обеспечивая необходимую стандартизацию препарата. При этом возможности современной пептидной химии обеспечивают большие возможности в дизайне пептидных структур на основе вариации аминокислотных последовательностей, что позволяет регулировать их топологию, изменять гидрофильно-липофильный баланс, распределение отрицательных и положительных зарядов, изменять энантиомерный состав. Кроме того, привлекательным является сравнительная доступность методов их синтеза и масштабируемость, производство можно осуществлять в автоматическом режиме. Таким образом, по этим параметрам пептиды, как средство доставки, имеют явное конкурентное преимущество по сравнению с липосомами. Рассматривая классификацию КП, способных проникать в клетки, следует выделить следующие классы: фрагменты белков, специфически связывающие молекулы ДНК/РНК, белковые трансдукционные домены и сигнальные структуры, природные антимикробные пептиды (чаще их фрагменты), последовательности из вирусных и бактериальных адгезионных белков и пептиды оригинального дизайна, включая пептиды из фаговых библиотек [1].Cationic peptides (CPs) should be considered as promising NA transporters of this group due to their distinctive advantages. These include: high transmembrane activity, the presence of a well-defined composition/structure, storage stability, which allows for the analysis of purity and structure by modern methods (mass spectrometry, high-performance chromatography, NMR), providing the necessary standardization of the drug. At the same time, the possibilities of modern peptide chemistry provide great opportunities in the design of peptide structures based on the variation of amino acid sequences, which makes it possible to regulate their topology, change the hydrophilic-lipophilic balance, the distribution of negative and positive charges, and change the enantiomeric composition. In addition, the comparative availability of methods for their synthesis and scalability are attractive; production can be carried out automatically. Thus, in terms of these parameters, peptides as a delivery vehicle have a clear competitive advantage over liposomes. Considering the classification of PCs capable of penetrating cells, the following classes should be distinguished: protein fragments that specifically bind DNA/RNA molecules, protein transduction domains and signal structures, natural antimicrobial peptides (more often their fragments), sequences from viral and bacterial adhesion proteins, and peptides of the original design, including peptides from phage libraries [1].

Необходимо отметить, что устойчивость линейных КП к протеолизу в биологической среде сильно ограничена, поскольку α-амидные связи аминокислотной цепи легко расщепляются вне- и внутриклеточными протеазами [2]. Более того, линейные КП с сильным положительным зарядом могут оказаться довольно токсичными и могут разрушать клеточные мембраны, вплоть до полного лизиса клеток. Эти особенности имеют решающее значение в случае применения КП в качестве компонента терапевтических агентов. Чтобы повысить протеолитическую устойчивость, предпринимались различные подходы, включая замену L-аминокислот на D-формы, введение неприродных фрагментов, химическую модификацию пептидного скелета [3,4]. В свободном виде КП из-за электростатического отталкивания заряженных атомов, особенно в случае лизин-содержащих пептидов, имеют тенденцию приобретать удлиненную конформацию, тогда как введение в них жирной кислоты способствует образованию мицелл или липосом, что сильно увеличивает их сродство к липидным мембранам [5, 6]. Однако введение сильно гидрофобных остатков значительно снижает растворимость пептидов в водной среде. Этот вопрос обычно решается путем перевода таких липопептидов в липосомы, но снова возникает проблема стабильности и хранения липосом, поскольку они существуют только в водной среде. Надо отметить, что в некоторых работах и патентах для трансфекции применяют не электростатические комплексы, а ковалентные конъюгаты НК с пептидом-носителем, причем ковалентное связывание иногда осуществляют через меркаптогруппу цистеина, которую водят в пептид, и которая способна взаимодействовать с активированной молекулой НК. Такой подход обусловлен тем, что при попадании конъюгата внутрь клетки цитоплазматические редуктазы могут расщеплять эту связь, тем самым высвобождать НК. Однако, такая система доставки нуклеиновых кислот значительно усложняет практическую реализацию метода трансфекции, поскольку необходима дополнительная непростая химическая модификация целевой НК для введения специальной SH-реактивной группы, что может нарушить функциональную специфичность НК.It should be noted that the resistance of linear PCs to proteolysis in a biological environment is severely limited, since the α-amide bonds of the amino acid chain are easily cleaved by extra- and intracellular proteases [2]. Moreover, linear PCs with a strong positive charge can be quite toxic and can destroy cell membranes, up to complete cell lysis. These features are of decisive importance in the case of the use of PC as a component of therapeutic agents. Various approaches have been taken to increase proteolytic stability, including the replacement of L-amino acids with D-forms, the introduction of non-natural fragments, and chemical modification of the peptide skeleton [3, 4]. In the free state, due to the electrostatic repulsion of charged atoms, especially in the case of lysine-containing peptides, CPs tend to acquire an elongated conformation, while the introduction of a fatty acid into them promotes the formation of micelles or liposomes, which greatly increases their affinity for lipid membranes [5, 6]. However, the introduction of highly hydrophobic residues significantly reduces the solubility of the peptides in an aqueous medium. This issue is usually resolved by converting such lipopeptides into liposomes, but again the problem of stability and storage of liposomes arises, since they exist only in an aqueous environment. It should be noted that in some works and patents, not electrostatic complexes are used for transfection, but covalent conjugates of NA with the carrier peptide, and covalent binding is sometimes carried out through the cysteine mercapto group, which is introduced into the peptide and which is able to interact with the activated NA molecule. This approach is due to the fact that when the conjugate enters the cell, cytoplasmic reductases can cleave this bond, thereby releasing NA. However, such a nucleic acid delivery system significantly complicates the practical implementation of the transfection method, since an additional complex chemical modification of the target NA is required to introduce a special SH-reactive group, which can disrupt the functional specificity of the NA.

Перспективной альтернативой линейным пептидам как средству доставки являются катионные дендримерные пептиды (ДКП). ДКП представляют собой разветвленные трехмерные структуры с плотным ядром и внешним слоем, состоящим из положительно-заряженных группировок. Наличие большого количества концевых заряженных групп позволяет ДКП эффективно связывать и конденсировать НК. Применение пептидных дендримеров для трансфекции в значительной степени снимает проблему протеолитической устойчивости, ввиду того, что в структуре они содержат неприродные ε-амидные связи [2, 7, 10]. Все функциональные особенности таких пептидов, в основном, сосредоточены на терминальных участках ДКП, где сосредоточен основной заряд (фиг. 1).A promising alternative to linear peptides as delivery vehicles are cationic dendrimeric peptides (DCPs). DCTs are branched three-dimensional structures with a dense core and an outer layer consisting of positively charged groups. The presence of a large number of terminal charged groups allows DCT to effectively bind and condense NA. The use of peptide dendrimers for transfection largely eliminates the problem of proteolytic stability, since they contain unnatural ε-amide bonds in their structure [2, 7, 10]. All functional features of such peptides are mainly concentrated in the terminal regions of the LTR, where the main charge is concentrated (Fig. 1).

Надо отметить, что эти пептиды гораздо менее токсичны, чем линейные пептиды с тем же аминокислотным составом, хотя они также способны проникать через клеточные мембраны, могут взаимодействовать как с поверхностными, так и внутриклеточными клеточными мишенями [8, 9]. Самое главное, что они гораздо устойчивее к ферментативной биодеградации, что обусловлено их разветвленной структурой и присутствием неприродных амидных связей. Высокая растворимость КДП в водной среде, даже при наличии гидрофобных аминокислот имеет решающее значение при системном введении такого препарата [10]. Изменяя структуру терминальных групп, можно регулировать его свойства: заряд, гидрофобность, фармакокинетику. Введение в структуру ДКП цистеина позволяет селективно присоединять специфическую метку для исследования поведения такой молекулы в организме.It should be noted that these peptides are much less toxic than linear peptides with the same amino acid composition, although they are also able to penetrate cell membranes and can interact with both surface and intracellular cellular targets [8, 9]. Most importantly, they are much more resistant to enzymatic biodegradation due to their branched structure and the presence of unnatural amide bonds. The high solubility of CDP in an aqueous medium, even in the presence of hydrophobic amino acids, is of decisive importance for the systemic administration of such a drug [10]. By changing the structure of the terminal groups, it is possible to control its properties: charge, hydrophobicity, pharmacokinetics. The introduction of cysteine into the LCT structure allows one to selectively attach a specific label to study the behavior of such a molecule in the body.

Эксперименты, проведенные нами ранее, показали, что аргинин-содержащие дендримерные пептиды, как, например, ЛТП (фиг. 1) с 8-ю концевыми остатками аргинина, обладают заметно большей трансфецирующей активностью по сравнению с линейными аналогами. Первоначально считалось, что импорт в клетку происходит путем прямого проникновения через плазматическую мембрану, однако затем было установлено, что главную роль в нем играет эндоцитоз, который включает макропиноцитоз, клатрин-опосредованный и кавеолин/рафт-опосредованный эндоцитоз. Но, вероятно, транспорт может идти параллельно по этим путям, и дальнейшее изучение показало, что импорт в клетку может идти и по эндоцитоз-независимому пути за счет взаимодействия с гепарин-сульфатом, который играет роль низко-аффинного рецептора для катионных пептидов. И чтобы обеспечивать кросс-сшивание молекул такого рецептора для интернализации пептида, очевидно, требуется некая определенная длина пептида. Экспериментально мы ранее установили, что 17-членный дендримерный пептид с концевыми аргининами (R), был намного активнее пептида, где концевой аргинин был заменен на лизин (К). Ключом к пониманию такой повышенной активности именно R-пептидов может служить особенность структуры гуанидиновой группы аргинина [17]. В водной среде гуандиновый катион, содержащий три заряженные аминогруппы, формирует планарную псевдоароматическую структуру с тремя сопряженными связями с очень высоким pK (13,6). Такой ион образует прочные водородные связи с молекулами воды, расположенными в той же плоскости, образуя, таким образом, амфифильный катион с гидрофобным анфасом. Гидрофобная плоскость/анфас катиона способна взаимодействовать с гидрофобными ароматическими аминокислотами, триптофаном, тирозином, и в тоже время такой катион также может активно связываться с анионными аминокислотами за счет координации атомов кислорода, и все это способствует дезорганизации/денатурации белковой структуры. Удивительно, что в отличие от К-пептидов, где катион имеет структуру аммония, молекулы R-пептидов в водной среде не проявляют, взаимного электростатического отталкивания. Более того, установлено, что в водном окружении наблюдается энергетически выгодное спаривание гуанидиновых групп в плоскостной ориентации (стэкинг-взаимодействие). Поэтому R-пептиды способны к образованию ассоциатов в воде, а К-пептиды, где доминируют силы отталкивания, не способны. Связывание R-пептида с мембраной на два порядка сильнее, чем для К-пептида. Так, разветвленные дендримерные конструкции, содержащие только два остатка аргинина способны связываться и проникать в клетки более эффективно, чем конструкции с двумя лизинами. Степень связывания и поглощения усиливается, если дополнительные остатки аргинина включаются в пептидную конструкцию.Our previous experiments have shown that arginine-containing dendrimeric peptides, such as LTP (Fig. 1) with 8-terminal arginine residues, have a markedly higher transfection activity compared to linear analogs. Initially, it was thought that import into the cell occurs by direct penetration through the plasma membrane, but then it was found that endocytosis plays a major role in it, which includes macropinocytosis, clathrin-mediated and caveolin/raft-mediated endocytosis. But, probably, transport can go in parallel along these pathways, and further study showed that import into the cell can also go along an endocytosis-independent pathway due to interaction with heparin sulfate, which plays the role of a low-affinity receptor for cationic peptides. And in order to ensure cross-linking of molecules of such a receptor for the internalization of the peptide, obviously, a certain specific length of the peptide is required. Experimentally, we have previously established that the 17-membered dendrimeric peptide with terminal arginines (R) was much more active than the peptide where the terminal arginine was replaced by lysine (K). The structural feature of the arginine guanidine group can serve as a key to understanding such an increased activity of R peptides [17]. In an aqueous medium, the guandine cation containing three charged amino groups forms a planar pseudoaromatic structure with three conjugated bonds with a very high pK (13.6). Such an ion forms strong hydrogen bonds with water molecules located in the same plane, thus forming an amphiphilic cation with a hydrophobic front. The hydrophobic plane/front face of the cation is able to interact with hydrophobic aromatic amino acids, tryptophan, tyrosine, and at the same time, such a cation can also actively bind to anionic amino acids due to the coordination of oxygen atoms, and all this contributes to the disorganization/denaturation of the protein structure. Surprisingly, in contrast to K-peptides, where the cation has an ammonium structure, R-peptide molecules in an aqueous medium do not exhibit mutual electrostatic repulsion. Moreover, it was found that in an aqueous environment, an energetically favorable pairing of guanidine groups in planar orientation (stacking interaction) is observed. Therefore, R-peptides are capable of forming associates in water, while K-peptides, where repulsive forces dominate, are not. The binding of the R-peptide to the membrane is two orders of magnitude stronger than that of the K-peptide. Thus, branched dendrimer constructs containing only two arginine residues are able to bind and penetrate into cells more efficiently than constructs with two lysines. The degree of binding and uptake is enhanced if additional arginine residues are included in the peptide construct.

Формирование комплекса между дендримером и НК предотвращает взаимодействие последних с сывороточным альбумином, которое, как известно, является основным препятствием для доставки свободных НК в ткани при генной терапии. Дендримеры могут также применяться для переноса генов с целью лечения злокачественных новообразований. Так, при генной терапии рака молочной железы дендримеры применяли для доставки канцеростатика ангиостатина и гена тканевого ингибитора металлопротеиназы (TIMP-2). В результате было показано значительное уменьшение пролиферации эндотелиальных раковых клеток. Эффективность доставки генетических конструкций в опухолевую ткань была проверена на мышах, у которых наблюдалось существенное снижение злокачественного роста. Показана эффективность дендримеров и для подавления экспрессии генов на принципе РНК-интерференции [11].The formation of a complex between the dendrimer and NA prevents the interaction of the latter with serum albumin, which is known to be the main obstacle to the delivery of free NA to tissues during gene therapy. Dendrimers can also be used for gene transfer for the treatment of malignant neoplasms. Thus, in the gene therapy of breast cancer, dendrimers were used to deliver the carcinostatic angiostatin and the tissue inhibitor gene for metalloproteinase (TIMP-2). As a result, a significant reduction in the proliferation of endothelial cancer cells was shown. The efficiency of delivery of genetic constructs to tumor tissue was tested in mice, which showed a significant reduction in malignant growth. Dendrimers have also been shown to be effective in suppressing gene expression based on the principle of RNA interference [11].

Синтез ДКП можно проводить обычными стандартными методами твердофазного синтеза. В практическом отношении такие пептиды синтезировать быстрее по сравнению с линейными, поскольку каждая стадия присоединения приводит к нарастанию числа аминокислот в геометрической прогрессии. Например, для 17-членного ДКП требуется лишь 6 стадий конденсации (фиг. 1). Единственная проблема заключается в том, что в твердофазном синтезе при высоких степенях ветвления (генерации), например, более 3-4 генераций, могут возникать стерические препятствия и замедление скорости реакций. Однако, эту проблему можно решить, используя смолы для твердофазного синтеза с низкой степенью сшивки и высокой способностью набухания, имеющие гелевую структуру (ПЭГ цепи), другой вариант - синтез целиком в растворе.Synthesis of DCT can be carried out by conventional standard methods of solid phase synthesis. In practical terms, such peptides are synthesized faster than linear ones, since each addition step leads to an exponential increase in the number of amino acids. For example, a 17-member DCT requires only 6 condensation steps (FIG. 1). The only problem is that in solid-phase synthesis at high degrees of branching (generation), for example, more than 3-4 generations, steric hindrances and slowing down of the reaction rates can occur. However, this problem can be overcome by using low cross-linking, high swelling solid state synthesis resins having a gel structure (PEG chains), another option is whole solution synthesis.

В настоящее время известны изобретения для внутриклеточной доставки НК для трансфекции, включая РНК-интерференцию, на основе дендримерных молекул. Следует отметить, что многие методы получения комплексов дендримеров с миРНК и плазмидами и протоколы их доставки в клетки опубликованы в общедоступной научной (медицинской и биохимической) литературе. Правда, большинство заявленных методов, ввиду легкости их синтеза, связано не с использованием ДКП, а дендримерных полимеров, синтетических полиамидоаминов (РАМАМ), с различными терминальными структурами. Например, в патенте PCT/GB 02/04706 от 24.04.2003 "Dendrimers for use in targeted delivery" описано использование катионных дендримеров для доставки НК, пептидов и фармацевтических агентов. В качестве дендримерной основы используются полимеры, производные диамино-этана/пропана/бутана, которые могут быть модифицированы гидрофобными, гидрофильными и амфифильными группами. Однако такие соединения имеют карбоцепную структуру без определенной четкой структуры и неспособны к биодеструкции.Currently known inventions for intracellular delivery of NA for transfection, including RNA interference, based on dendrimeric molecules. It should be noted that many methods for obtaining complexes of dendrimers with miRNAs and plasmids and protocols for their delivery into cells are published in the public scientific (medical and biochemical) literature. True, most of the claimed methods, due to the ease of their synthesis, are associated not with the use of DCT, but dendrimer polymers, synthetic polyamidoamines (PAMAM), with various terminal structures. For example, in the patent PCT/GB 02/04706 dated 24.04.2003 "Dendrimers for use in targeted delivery" describes the use of cationic dendrimers for the delivery of NA, peptides and pharmaceutical agents. Polymers derived from diamino-ethane/propane/butane, which can be modified with hydrophobic, hydrophilic and amphiphilic groups, are used as the dendrimer base. However, such compounds have a carbochain structure without a definite clear structure and are incapable of biodegradation.

Известно изобретение, описанное в патенте US 6376248 от 23.04.2002 "Peptide-enhanced transfections», в котором авторы предлагают многочисленные композиции для трансфекции клеток эукариот, включающие комплексы НК с пептидами, где нуклеиновая кислота связана ковалентно с линейным катионным пептидом с аминокислотной последовательностью ТАТ-пептида (из ВИЧ), дендримером или липопептидом. Указанные в документе дендримеры являются производными коммерческого продукта, дендримера РАМАМ (от компании Dendritech Inc.) с высокой молекулярной массой, к концевым группам которого, присоединены остатки лизина (LysDmer) или аргинина (ArgDmer). Однако известное решение обладает повышенной токсичностью, сложностью в получении, имеет ограниченный срок хранения.The invention described in US patent 6376248 dated April 23, 2002 "Peptide-enhanced transfections" is known, in which the authors propose numerous compositions for transfection of eukaryotic cells, including NA complexes with peptides, where the nucleic acid is covalently linked to a linear cationic peptide with the amino acid sequence TAT- peptide (from HIV), dendrimer, or lipopeptide The dendrimers herein are derived from a commercial product, the high molecular weight PAMAM dendrimer (from Dendritech Inc.), terminated with lysine (LysDmer) or arginine (ArgDmer) residues. However, the known solution has increased toxicity, difficulty in obtaining, has a limited shelf life.

Известна публикация [2], где описывается использование ДКП, вариант полилизинового дендримера, где в терминальные ветви дендримера вводят фенил-имидазольные остатки для получения амфипатической структуры. Наибольшая эффективность в плане защиты НК (на примере плазмидной ДНК) от деградации нуклеазами была получена с помощью полилизинового дендримера, имеющего степень ветвления 5 (генерации G5), этот же препарат, единственный, проявлял приемлемую трансфекционную эффективность. В другой работе этих же авторов [12] дендримеры с генерацией G5, с концевыми остатками аргинина, показывали высокую эффективность в отношении трансфекции клеток плазмидной ДНК и последующей экспрессии гена GFP (зеленый флуоресцирующий белок) или pGL3 (люциферазы). Дендример с генерацией G6 хотя и был также эффективен, но оказался намного более токсичен, вероятно из-за высокой плотности положительного заряда. Необходимо отметить, что выход при синтезе таких дендримеров довольно низкий и препараты не были использованы для подавления экспрессии генов (миРНК-интерференция).A well-known publication [2] describes the use of DKP, a variant of a polylysine dendrimer, where phenyl-imidazole residues are introduced into the terminal branches of the dendrimer to obtain an amphipathic structure. The highest efficiency in terms of protecting NA (by the example of plasmid DNA) from degradation by nucleases was obtained using a polylysine dendrimer with a branching degree of 5 (generation G5), the same preparation, the only one, showed acceptable transfection efficiency. In another work by the same authors [12], G5 generating dendrimers with terminal arginine residues showed high efficiency in transfection of cells with plasmid DNA and subsequent expression of the GFP (green fluorescent protein) or pGL3 (luciferase) gene. The G6 generating dendrimer, although also effective, was much more toxic, probably due to the high positive charge density. It should be noted that the yield during the synthesis of such dendrimers is quite low, and the drugs were not used to suppress gene expression (miRNA interference).

В документе CN 102911252 В от 06.02.2013 "Cationic lipid containing peptide dendrimer, transgenic carrier and preparation method and application of transgenic carrier" описывает соединения, как носители для внутриклеточной доставки плазмид, содержащих гены GFP или pGL3. Структура описываемых носителей сдержит короткий аргинин-содержащий дендример с липидным фрагментом, содержащим холестерин. Однако, трансфекция в формате РНК-интерференции (миРНК) в патенте не приводится.The document CN 102911252 B dated February 6, 2013 "Cationic lipid containing peptide dendrimer, transgenic carrier and preparation method and application of transgenic carrier" describes compounds as carriers for intracellular delivery of plasmids containing GFP or pGL3 genes. The structure of the described media will contain a short arginine-containing dendrimer with a lipid fragment containing cholesterol. However, transfection in the format of RNA interference (miRNA) is not given in the patent.

Патент RU 2127125 от 10.03.1999 («Биологически активные и/или целевые дендримерные конъюгаты») описывает плотные звездчатые полимерные конъюгаты, ассоциированные с биологическим модулятором, причем в одном из воплощений плотным звездчатым полимером является дендример, но полученный не на основе разветвленного пептида, а на основе полимеров РАМАМ, полиэтиленимина и других.Patent RU 2127125 dated March 10, 1999 (“Biologically active and/or target dendrimer conjugates”) describes dense star polymer conjugates associated with a biological modulator, and in one of the embodiments, a dense star polymer is a dendrimer, but obtained not on the basis of a branched peptide, but based on PAMAM polymers, polyethyleneimine and others.

В патенте RU 2575603 от 20.02.2016 «Получение комплексов нуклеиновых кислот и поперечно-сшитых дисульфидными связями катионных компонентов, предназначенных для трансфекции и стимуляции» авторы предлагают применять композицию, содержащую полимерный носитель и молекулу-переносчик, в качестве иммуностимулирующего агента или адъюванта. В том числе заявлены олигопептиды и белки с общей формулой (Arg)1;(Lys)m;(His)n;(Orn)o;(Xaa)x, однако авторы не указывают, линейные ли это пептиды или дендримеры. В качестве НК используют одноцепочечную РНК с целью индукции врожденного или адаптивного иммунитета.In patent RU 2575603 dated February 20, 2016 “Production of complexes of nucleic acids and cationic components cross-linked with disulfide bonds intended for transfection and stimulation”, the authors propose to use a composition containing a polymeric carrier and a carrier molecule as an immunostimulatory agent or adjuvant. Including oligopeptides and proteins with the general formula (Arg) 1 ;(Lys) m ;(His) n ;(Orn) o ;(Xaa) x , however, the authors do not indicate whether these are linear peptides or dendrimers. As NK, single-stranded RNA is used to induce innate or adaptive immunity.

В статье [13] описываются ДКП с генерацией G3 для трансфекции клеток молекулами миРНК. Дендримерные пептиды на основе лизина содержат гидрофобный участок, представленный либо гидрофобными аминокислотами, либо жирными кислотами для того, чтобы более эффективно выходить из эндосомы в цитоплазму после интернализации комплекса НК/пептид клеткой. Среди них наиболее активные в ми-РНК-трансфекции ДКП были: (KL)8(KKL)4(KLL)2KK(C16)K(C16) и (KL)8(KKL)4(KLL)2KLLLL), Однако, нужно подчеркнуть, что синтез и очистка таких пептидов (длина 37 и 39 аминокислот + жирные кислоты) довольно сложная и крайне дорогостоящая процедура (сделанная вручную), в результате, выходы были очень низкие (менее 10 процентов).The article [13] describes LCT with G3 generation for cell transfection with miRNA molecules. Lysine-based dendrimeric peptides contain a hydrophobic region represented by either hydrophobic amino acids or fatty acids in order to more efficiently exit the endosome into the cytoplasm after internalization of the NA/peptide complex by the cell. Among them, the most active LTR in miRNA transfection were: (KL) 8 (KKL) 4 (KLL) 2 KK(C 16 )K(C 16 ) and (KL) 8 (KKL) 4 (KLL) 2 KLLLL) However, it must be emphasized that the synthesis and purification of such peptides (length 37 and 39 amino acids + fatty acids) is a rather complicated and extremely expensive procedure (done by hand), resulting in very low yields (less than 10 percent).

В статье [14] описано применение полилизиновых дендримеров содержащих более 40 остатков лизина для улучшенной доставки ДНК (плазмиды) в клетки в качестве средств для противоопухолевой терапии, указывается высокая скорость и эффективность трансфекции, а также относительно малая токсичность для здоровой ткани. Их применение для РНК-интерференции не описано. Очевидно, ввиду высокой молекулярной массы выходы пептидов при твердофазном синтезе были очень низкие.The article [14] describes the use of polylysine dendrimers containing more than 40 lysine residues for improved delivery of DNA (plasmids) into cells as agents for antitumor therapy, indicates the high speed and efficiency of transfection, as well as relatively low toxicity to healthy tissue. Their use for RNAi has not been described. Obviously, due to the high molecular weight, the yields of peptides during solid-phase synthesis were very low.

Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является дендримерный пептид ЛТП, описанный в патенте RU 2572575 С1 от 20.01.2016, обладающий трансфекционной активностью при комплексовании с НК, низкой токсичностью в отношении клеток млекопитающих. Однако по сравнению с липосомальным средством доставки Lipofectamine®2000, используемым как золотой стандарт, ЛТП имеет трансфекционную активность на 2-3 порядка ниже.The closest analogue of the claimed invention is the LTP dendrimeric peptide described in patent RU 2572575 C1 dated January 20, 2016, which has transfection activity when complexed with NA, low toxicity to mammalian cells. However, compared with the liposomal delivery vehicle Lipofectamine ® 2000, used as the gold standard, LTP has a transfection activity 2-3 orders of magnitude lower.

Задачей данного изобретения является создание малотоксичных дендримерных пептидов способных обеспечивать эффективный транспорт олигонуклеиновых кислот в клетки млекопитающих и стимулировать ДНК и РНК трансфекцию с целью как селективного подавления экспрессии гена-мишени путем РНК-интерференции, так и стимулирования экспрессии целевого гена.The objective of this invention is to create low-toxic dendrimeric peptides capable of providing efficient transport of oligonucleic acids into mammalian cells and stimulating DNA and RNA transfection in order to both selectively suppress the expression of the target gene by RNA interference and stimulate the expression of the target gene.

Поставленная задача решается за счет того, что указанное средство представляет собой средство для внутриклеточной доставки нуклеиновых кислот в клетки млекопитающих, содержащее эффективное количество дендримерных катионных пептидов, представляющих собой синтетические разветвленные структуры с лизинами в местах ветвлений, характеризующиеся структурной формулой:The problem is solved due to the fact that the specified tool is a tool for intracellular delivery of nucleic acids into mammalian cells, containing an effective amount of dendrimeric cationic peptides, which are synthetic branched structures with lysines at the branching sites, characterized by the structural formula:

R4nK2nX2nKnXnK(ZZ)C-Lipm, гдеR 4n K 2n X 2n K n X n K(ZZ)C-Lip m , where

n=1 или 2;n=1 or 2;

R - аргинин;R - arginine;

K - лизин;K - lysine;

Х=0-5 аминокислот в любом порядке, где аминокислоты представляют собой: K (лизин), глицин (G), триптофан (W), лейцин (L), изолейцин (I), треонин (Т), пролин (Р), глутаминовую кислоту (Е), валин (V), аланин (А) или гистидин (Н);X=0-5 amino acids in any order, where the amino acids are: K (lysine), glycine (G), tryptophan (W), leucine (L), isoleucine (I), threonine (T), proline (P), glutamic acid (E), valine (V), alanine (A) or histidine (H);

(ZZ)C - С-концевая линейная аминокислотная последовательность, любые 1-5 аминокислот с цистеином (С) на конце;(ZZ)C - C-terminal linear amino acid sequence, any 1-5 amino acids with cysteine (C) at the end;

Lipm - липофильная углеводородная цепь, где длина углеводородной цепи составляет от С6 до С18 и связана через малеимидную группу с остатком цистеина (С), где m=1 или 0 - отсутствие Lip.Lip m is a lipophilic hydrocarbon chain, where the length of the hydrocarbon chain is from C6 to C18 and is linked through a maleimide group to a cysteine residue (C), where m=1 or 0 is the absence of Lip.

Технический результат настоящего изобретения заключается в создании модульной конструкции дендримерных пептидов, состоящей из N-концевого катионного модуля, центральной части и реакционноспособного модуля на С-конце. Катионный модуль представляет собой заряженный кластер из N-концевых аргининов и обеспечивает взаимодействие с нуклеиновыми кислотами и поверхностью клетки, заряженной отрицательно, и транслоцирование комплекса пептида с нуклеиновой кислотой в клетку. Центральная часть представляет собой гидрофобное ядро из остатков лизина, обеспечивающее дополнительное сродство с мембраной клетки и необходимую трехмерную структуру. К нему примыкает короткий гидрофильный участок, содержащий остаток цистеина, который за счет свободной тиольной группы выступает как реакционноспособный модуль, обеспечивая возможность дальнейшей модификации пептида различными молекулами. В частности, в настоящем изобретении была проведена модификация гидрофобными молекулами с длиной углеводородной цепи от С6 до С18 по тиол-малеимидной клик-реакции, что способствует повышению трансфекционной/транспортной активности дендримера. Массовое соотношение положительно-заряженного пептида к отрицательно-заряженной НК в интервале от 10 до 50 обеспечивает образование комплексов заявленных ДКП с НК, способных эффективно проникать в различные типы клеток. Таким образом, полученное средство обеспечивают доставку как плазмидной ДНК, так и малых интерферирующих РНК (миРНК), что позволяет использовать их как перспективный агент для генной терапии, включая терапию на основе РНК-интерференции.The technical result of the present invention is to create a modular construction of dendrimeric peptides, consisting of an N-terminal cationic module, a central part and a reactive module at the C-terminus. The cationic module is a charged cluster of N-terminal arginines and provides interaction with nucleic acids and a negatively charged cell surface and translocation of the peptide-nucleic acid complex into the cell. The central part is a hydrophobic core of lysine residues, which provides additional affinity for the cell membrane and the necessary three-dimensional structure. It is adjacent to a short hydrophilic region containing a cysteine residue, which, due to the free thiol group, acts as a reactive module, providing the possibility of further modification of the peptide by various molecules. In particular, in the present invention, a modification was carried out with hydrophobic molecules with a hydrocarbon chain length from C6 to C18 according to the thiol-maleimide click reaction, which contributes to an increase in the transfection/transport activity of the dendrimer. The mass ratio of the positively charged peptide to the negatively charged NA in the range from 10 to 50 ensures the formation of complexes of the claimed DCTs with NA, which are capable of effectively penetrating various types of cells. Thus, the resulting agent provides the delivery of both plasmid DNA and small interfering RNA (siRNA), which makes it possible to use them as a promising agent for gene therapy, including therapy based on RNA interference.

Краткое описание графических материалов, фигур:Brief description of graphic materials, figures:

Фигура 1. Схема структуры дендримерного пептида ЛТП (терминальные аминокислоты представлены аргинином (R), несущим положительный заряд).Figure 1. Structural diagram of the LTP dendrimeric peptide (terminal amino acids are arginine (R) bearing a positive charge).

Фигура 2. Строение и масс-спектр синтезированного пептида ТА-22 (R8K4K2KAC-mal-N-5-карбоксипентил)* xTFA (трифторацетат), М=2547 г/моль, Заряд +15, Катионный амфифильный пептидный дендример (солевая форма, высокая плотность заряда).Figure 2. Structure and mass spectrum of the synthesized TA-22 peptide (R 8 K 4 K 2 KAC-mal-N-5-carboxypentyl)* xTFA (trifluoroacetate), M=2547 g/mol, Charge +15, Cationic amphiphilic peptide dendrimer (salt form, high charge density).

Фигура 3. Строение и масс-спектр синтезированного пептида KK-50 (R4K2G2KAWWC) xTFA, М=1687 г/моль, Заряд +8, Катионный амфифильный пептидный дендример (солевая форма, средняя плотность заряда).Figure 3. Structure and mass spectrum of the synthesized peptide KK-50 (R 4 K 2 G 2 KAWWC) xTFA, M=1687 g/mol, Charge +8, Cationic amphiphilic peptide dendrimer (salt form, average charge density).

Фигура 4. Строение и масс-спектр синтезированного пептида KK-61 (R4K2G2KAWWC-mal-С2Н4-СО-NH-С16Н33)* xTFA, М=2078 г/моль, Заряд +8, Катионный амфифильный липо-пептидный дендример (солевая форма, средняя плотность заряда).Figure 4. Structure and mass spectrum of the synthesized peptide KK-61 (R 4 K 2 G 2 KAWWC-mal-C 2 H 4 -CO-NH-C 16 H 33 )* xTFA, M=2078 g/mol, Charge + 8, Cationic amphiphilic lipopeptide dendrimer (salt form, medium charge density).

Фигура 5. Строение и масс-спектр синтезированного пептида KK-46 (R8K4W4T4P4E4V4K2H2KFC)* xTFA, М=5140 (+6Н) г/моль, Заряд +16, Катионный амфифильный пептидный дендример (солевая форма, высокая плотность заряда).Figure 5. Structure and mass spectrum of the synthesized peptide KK-46 (R 8 K 4 W 4 T 4 P 4 E 4 V 4 K 2 H 2 KFC)* xTFA, M=5140 (+6H) g/mol, Charge + 16, Cationic amphiphilic peptide dendrimer (salt form, high charge density).

Фигура 6. Строение и масс-спектр синтезированного пептида SA-32 (R8K4K2Y2KPWC)* xTFA, М=2875 г/моль, Заряд +16, Катионный амфифильный пептидный дендример (солевая форма, высокая плотность заряда).Figure 6. Structure and mass spectrum of the synthesized peptide SA-32 (R 8 K 4 K 2 Y 2 KPWC)* xTFA, M=2875 g/mol, Charge +16, Cationic amphiphilic peptide dendrimer (salt form, high charge density) .

Фигура 7. Строение и масс-спектр синтезированного пептида ТА-11 (R8K4K2KARGDP)* xTFA, М=2660 г/моль, Заряд +16, Катионный амфифильный пептидный дендример (солевая форма, высокая плотность заряда).Figure 7. Structure and mass spectrum of synthesized peptide TA-11 (R 8 K 4 K 2 KARGDP)* xTFA, M=2660 g/mol, Charge +16, Cationic amphiphilic peptide dendrimer (salt form, high charge density).

Фигура 8. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток HeLa (карцинома шейки матки человека), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, Р1 - отрицательный контроль, плазмида pGL3 без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к плазмиде.Figure 8. Transfection activity of LCT on the HeLa cell line (human cervical carcinoma), where the (y) axis represents the relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows the mass ratio of the peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, P1 - negative control, pGL3 plasmid without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the ratio recommended by the manufacturer to the plasmid.

Фигура 9. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток Vero С1008 (Е6) (почка африканской зеленой мартышки), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, Р1 - отрицательный контроль, плазмида pGL3 без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к плазмиде.Figure 9. Transfection activity of LCT on the Vero C1008 (E6) cell line (African green monkey kidney), where the (y) axis represents the relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows the mass ratios of the peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, P1 - negative control, pGL3 plasmid without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the ratio recommended by the manufacturer to the plasmid.

Фигура 10. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток ФЭЧ (фибробласты эмбриона человека), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, Р1 - отрицательный контроль, плазмида pGL3 без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к плазмиде.Figure 10. Transfection activity of LCT on the cell line FECh (human embryonic fibroblasts), where the (y) axis represents the relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows the mass ratio of the peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, P1 - negative control, pGL3 plasmid without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the ratio recommended by the manufacturer to the plasmid.

Фигура 11. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток НЕК293 (почка эмбриона человека), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, Р1 - отрицательный контроль, плазмида pGL3 без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к плазмиде.Figure 11. Transfection activity of LTP on the HEK293 cell line (human embryonic kidney), where the (y) axis represents the relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows the mass ratio of the peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, P1 - negative control, pGL3 plasmid without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the ratio recommended by the manufacturer to the plasmid.

Фигура 12. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток HepG2 (гепатоцеллюлярная карцинома человека), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, Р1 - отрицательный контроль, плазмида pGL3 без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к плазмиде.Figure 12. Transfection activity of LCT on the HepG2 cell line (human hepatocellular carcinoma), where the (y) axis represents the relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows the mass ratio of the peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, P1 - negative control, pGL3 plasmid without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the ratio recommended by the manufacturer to the plasmid.

Фигура 13. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток А549 (карцинома легкого человека), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, Р1 - отрицательный контроль, плазмида pGL3 без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к плазмиде.Figure 13. Transfection activity of LTP on cell line A549 (human lung carcinoma), where the (y) axis represents relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows the mass ratio of the peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, P1 - negative control, pGL3 plasmid without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the ratio recommended by the manufacturer to the plasmid.

Фигура 14. Трансфекционная активность ДКП на линии клеток CHO-Luc (клеточная линия яичников китайского хомячка, трансфецированная плазмидой, кодирующей ген люциферазы), где по оси (у) представлены относительные световые единицы на 100 тыс. клеток, по оси (х) - массовые соотношения пептида к НК; КК61, КК46, ТА11, KK50, SA32, ТА22 - синтезированные ДКП; bLTP - контрольный пептид, siLuc - отрицательный контроль, миРНК siLuc без трансфекционного агента, Lf - положительный контроль, Lipofectamine®2000 в рекомендуемом производителем соотношении к миРНК.Figure 14. Transfection activity of LCT on the CHO-Luc cell line (Chinese hamster ovary cell line transfected with a plasmid encoding the luciferase gene), where the (y) axis represents relative light units per 100 thousand cells, the (x) axis shows mass ratio of peptide to NA; KK61, KK46, TA11, KK50, SA32, TA22 - synthesized DCTs; bLTP - control peptide, siLuc - negative control, siLuc siRNA without transfection agent, Lf - positive control, Lipofectamine ® 2000 in the manufacturer's recommended ratio to siRNA.

Фигура 15. Модульная конструкция дендримерных пептидов (пример пептида ТА-22). Красным цветом выделен катионный кластер, представленный остатками L-аргинина, желтым цветом отмечены гидрофобные участки, голубым - гидрофильный фрагмент.Figure 15. Modular design of dendrimeric peptides (example of TA-22 peptide). The cationic cluster represented by L-arginine residues is highlighted in red, hydrophobic regions are marked in yellow, and the hydrophilic fragment is marked in blue.

Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными ниже.The invention is illustrated by the examples below.

Пример 1. Твердофазный синтез пептидов R4nK2nX2nKnXnK(ZZ)C-Lipm Example 1. Solid phase synthesis of peptides R 4n K 2n X 2n K n X n K(ZZ)C-Lip m

Используемые реагенты и растворители были получены от компаний Sigma-Aldrich/Merck, Anaspec, ApexBio, Gyros Proteins, Alfa Aesar, Merck, Fluka AG, Reachem, Novabiotech, Protein Technologies Inc, Carl Roth GmbH, Scharlau, Fisher Chemical с качеством либо для пептидного синтеза, либо ВЭЖХ, либо ГЖХ/МС, либо для анализа. Для синтеза пептидов использовали автоматический синтезатор пептидов PS3 (Protein Technologies Inc., США).The reagents and solvents used were obtained from Sigma-Aldrich/Merck, Anaspec, ApexBio, Gyros Proteins, Alfa Aesar, Merck, Fluka AG, Reachem, Novabiotech, Protein Technologies Inc, Carl Roth GmbH, Scharlau, Fisher Chemical in either peptide quality synthesis, or HPLC, or GLC/MS, or for analysis. The peptides were synthesized using a PS3 automated peptide synthesizer (Protein Technologies Inc., USA).

Для очистки пептидов использовалась высокоэффективной жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Одна из используемых систем состояла из бинарного насоса 321-Н (Gilson), колонки Vydac 218ТР1022 (Grace), фотометрического детектора Spectroflow 757 (Kratos Analytical), регистратора 2210 (LKB) и коллектора фракций Multirac 2111 (LKB), другая система - Серии LC-20 Prominence (Shimadzu, Япония). При элюировании использовали линейный градиент 5-70% элюента В (25 минут) при 10 мл/мин с детектированием при 226 нм. Элюент А содержал 0,1% TFA/Н2О; элюент В содержал чистый ацетонитрил (Sigma-Aldrich). Для препаративной ВЭЖХ использовали систему LC-20 Prominence Shimadzu (Япония).High performance liquid chromatography (HPLC) was used to purify the peptides. One of the systems used consisted of a 321-H binary pump (Gilson), a Vydac 218TP1022 column (Grace), a Spectroflow 757 photometric detector (Kratos Analytical), a 2210 recorder (LKB), and a Multirac 2111 (LKB) fraction collector, another system was the LC Series -20 Prominence (Shimadzu, Japan). The elution used a linear gradient of 5-70% eluent B (25 minutes) at 10 ml/min with detection at 226 nm. Eluent A contained 0.1% TFA/H 2 O; eluent B contained pure acetonitrile (Sigma-Aldrich). For preparative HPLC, an LC-20 Prominence Shimadzu system (Japan) was used.

Все пептиды были синтезированы с использованием методов твердофазного синтеза с Fmoc-защитой α-аминогрупп на смоле Rink Amide МВНА с помощью автоматического синтезатора или в ручном режиме, используя протоколы Fmoc-химии и N-гидроксибензотриазол/диизопропилкарбодиимидный (ГБТ/ДИК) или гексафторфосфат бензотриазол тетраметилурониевый (HBTU) методы активации аминокислот. Функциональные группы боковых цепей Fmoc-аминокислот (AnaSpec) были защищены окситрет-бутилом (Ot-Bu) для карбоксильных групп, трет-бутилом (t-Bu) для гидроксильных групп, трет-бутилоксикарбонилом (Boc) или 9-Флуоренилметоксикарбонил (Fmoc) для ε-аминогруппы лизина, тритильной группой (Trt) для SH-группы цистеина и имидазольной группы гистидина, и 2,2,4,6,7-пентаметил-дигидробензофуран-5-сульфонил (Pbf) для гуанидиновой группы аргинина. Синтез осуществляли либо вручную, либо автоматически с использованием смолы Rink-amide-МВНА (NH2-P) (NovaBiochem) и двукратных избытков активированных Fmoc-аминокислот и соответствующих реагентов.All peptides were synthesized using solid phase synthesis methods with Fmoc-protected α-amino groups on Rink Amide MBHA resin using an automated synthesizer or manually using Fmoc chemistry protocols and N-hydroxybenzotriazole/diisopropylcarbodiimide (HBT/DIC) or tetramethyluronium benzotriazole hexafluorophosphate (HBTU) amino acid activation methods. The functional groups of the Fmoc-amino acid side chains (AnaSpec) were protected with oxy-tert-butyl (Ot-Bu) for carboxyl groups, tert-butyl (t-Bu) for hydroxyl groups, tert-butyloxycarbonyl (Boc) or 9-Fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) for ε-amino groups of lysine, a trityl group (Trt) for the SH group of cysteine and the imidazole group of histidine, and 2,2,4,6,7-pentamethyl-dihydrobenzofuran-5-sulfonyl (Pbf) for the guanidine group of arginine. Synthesis was performed either manually or automatically using Rink-amide-MBHA (NH 2 -P) resin (NovaBiochem) and 2-fold excess of activated Fmoc-amino acids and appropriate reagents.

Схема твердофазного синтеза основана на повторяющемся цикле стандартных операций (RU 2572575 С1 от 20.01.2016), который включает:The scheme of solid-phase synthesis is based on a repeating cycle of standard operations (RU 2572575 C1 dated January 20, 2016), which includes:

1) На старте навеску исходной смолы Rink Amide вносят в реактор, добавляют диметилформамид (ДМФА), энергично перемешивают суспензию до полного набухания смолы, операцию повторяют 3 раза по 3 мин, удаляя растворитель фильтрованием под давлением.1) At the start, a portion of the original Rink Amide resin is added to the reactor, dimethylformamide (DMF) is added, the suspension is vigorously stirred until the resin is completely swollen, the operation is repeated 3 times for 3 minutes, removing the solvent by pressure filtration.

2) Удаление Fmoc-защиты 20% раствором 4-метилпиперидина (МПП) в ДМФА в течение 10 мин.2) Removal of the Fmoc protection with a 20% solution of 4-methylpiperidine (MPP) in DMF for 10 min.

3) Промывку смолы ДМФА.3) Washing the resin with DMF.

4) Предварительная активация 2-х кратного мольного избытка Fmoc-аминокислоты с помощью ДИК/ГБТ или HBTU в среде ДМФА или N-метилпирролидона (МП).4) Pre-activation of a 2-fold molar excess of Fmoc-amino acid with DIC/HBT or HBTU in DMF or N-methylpyrrolidone (MP) medium.

5) Конденсация аминокислоты путем добавления в реактор активированной Fmoc-аминокислоты в среде ДМФА или N-метилпирролидона (МП) и инкубацией в течение 1 часа.5) Amino acid condensation by adding activated Fmoc-amino acid to the reactor in DMF or N-methylpyrrolidone (MP) medium and incubating for 1 hour.

6) Промывку смолы с пептидом ДМФА.6) Washing the resin with DMF peptide.

7) Операции по пунктам 2-6 повторяются.7) Operations on points 2-6 are repeated.

Отщепление пептидов от смолы проводили в 95%-ном растворе TFA с добавлением тиоанизола, 1,2-этандитиола и деионизированной воды, в результате которого происходит полное снятие остальных защитных групп с боковых цепей (все защитные группы боковых цепей, кроме Fmoc, были лабильными для TFA). Сырые пептидные продукты осаждали диэтиловым эфиром, экстрагировали разбавленной уксусной кислотой и затем высушивали лиофильно перед очисткой. Сырой пептид очищали с помощью градиентной ВЭЖХ, используя в качестве подвижной фазы 0,1% водный раствор трифторуксусной кислоты и ацетонитрил. Заявляемые ДКП - стабильные вещества при хранении в сухом виде. Их синтез можно осуществлять, используя автоматический пептидный синтезатор или в ручном режиме.The cleavage of peptides from the resin was carried out in a 95% TFA solution with the addition of thioanisole, 1,2-ethanedithiol, and deionized water, which resulted in the complete removal of the remaining protective groups from the side chains (all the protective groups of the side chains, except for Fmoc, were labile for TFA). The crude peptide products were precipitated with diethyl ether, extracted with dilute acetic acid and then freeze-dried before purification. The crude peptide was purified by gradient HPLC using 0.1% aqueous trifluoroacetic acid and acetonitrile as the mobile phase. Declare DKP - stable substances when stored in a dry form. Their synthesis can be carried out using an automatic peptide synthesizer or in manual mode.

В результате были синтезированы и очищены 6 дендримерных катионных пептидов: KK-50 (R4K2G2KAWWC), SA-32 (R8K4K2Y2KPWC), ТА-11 (R8K4K2KARGDP), KK-46 (R8K4W4T4P4E4V4K2H2KFC), ТА-22 (R8K4K2KAC(C4H2NO2)C5H10COOH), KK-61 (R4K2G2KAWWC-(C4H2NO2)-C2H4-CO-NH-C16H33) (табл. 1, фиг. 2-7).As a result, 6 dendrimeric cationic peptides were synthesized and purified: KK-50 (R 4 K 2 G 2 KAWWC), SA-32 (R 8 K 4 K 2 Y 2 KPWC), TA-11 (R 8 K 4 K 2 KARGDP ), KK-46 (R 8 K 4 W 4 T 4 P 4 E 4 V 4 K 2 H 2 KFC), TA-22 (R 8 K 4 K 2 KAC(C 4 H 2 NO 2 )C 5 H 10 COOH), KK-61 (R 4 K 2 G 2 KAWWC-(C 4 H 2 NO 2 )-C 2 H 4 -CO-NH-C 16 H 33 ) (Table 1, Figs. 2-7).

где, аргинин (R); лизин (K); глицин (G), триптофан (W), треонин (Т), пролин (Р), глутаминовую кислоту (Е), валин (V), аланин (А) или гистидин (Н);where, arginine (R); lysine (K); glycine (G), tryptophan (W), threonine (T), proline (P), glutamic acid (E), valine (V), alanine (A) or histidine (H);

В частности, последовательность операций при синтезе пептида ТА22 выглядит следующим образом:In particular, the sequence of operations in the synthesis of the TA22 peptide is as follows:

Fmoc-C(Trt)-OH+NH2-P-(Rink-Amid) → Fmoc-C(Trt)-P → H-Cys(Trt)-P → Fmoc-AC(Trt)-P → H-AC(Trt)-P → Fmoc-K(Fmoc)-AC(Trt)-P → H-KAC(Trt)-P → (Fmoc-K(Fmoc))2-KAC(Trt)-P → (H-K)2KAC(Trt)-P → (Fmoc-K(Fmoc))4K2KAC(Trt)-P → K4K2KAC(Trt)-P → (FmocR(Pbf))8K4-K2KAC(Trt)-P → R8K4K2KAC-NH2 + N-малеимидгексановая кислота → R8K4K2KAC-(C4H2NO2)-C5H10COOH.Fmoc-C(Trt)-OH+NH 2 -P-(Rink-Amid) → Fmoc-C(Trt)-P → H-Cys(Trt)-P → Fmoc-AC(Trt)-P → H-AC (Trt)-P → Fmoc-K(Fmoc)-AC(Trt)-P → H-KAC(Trt)-P → (Fmoc-K(Fmoc)) 2 -KAC(Trt)-P → (HK) 2 KAC(Trt)-P → (Fmoc-K(Fmoc)) 4 K 2 KAC(Trt)-P → K 4 K 2 KAC(Trt)-P → (FmocR(Pbf)) 8 K 4 -K 2 KAC( Trt)-P → R 8 K 4 K 2 KAC-NH 2 + N-maleimidehexanoic acid → R 8 K 4 K 2 KAC-(C 4 H 2 NO 2 ) -C 5 H 10 COOH.

использованные аминокислоты: С - Цистеин, А - Алании, К - Лизин, R - Аргинин.amino acids used: C - Cysteine, A - Alania, K - Lysine, R - Arginine.

Таким образом, была создана модульная конструкция дендримерных пептидов, состоящая из N-концевого катионного модуля, центральной части и реакционноспособного модуля на С-конце. Катионный модуль представляет собой заряженный кластер из N-концевых аргининов и обеспечивает взаимодействие с нуклеиновыми кислотами и поверхностью клетки, заряженной отрицательно, и транслоцирование комплекса пептида с нуклеиновой кислотой в клетку. Центральная часть представляет собой гидрофобное ядро из остатков лизина, обеспечивающее дополнительное сродство с мембраной клетки и необходимую трехмерную структуру. К нему примыкает короткий гидрофильный участок, содержащий остаток цистеина, который за счет свободной тиольной группы выступает как реакционноспособный модуль, обеспечивая возможность дальнейшей модификации пептида различными молекулами. В частности, в настоящем изобретении была проведена модификация гидрофобными молекулами с длиной углеводородной цепи от С6 до С18 по тиол-малеимидной клик-реакции, что способствует повышению трансфекционной/транспортной активности дендримера.Thus, a modular construction of dendrimeric peptides was created, consisting of an N-terminal cationic module, a central part, and a reactive module at the C-terminus. The cationic module is a charged cluster of N-terminal arginines and provides interaction with nucleic acids and a negatively charged cell surface and translocation of the peptide-nucleic acid complex into the cell. The central part is a hydrophobic core of lysine residues, which provides additional affinity for the cell membrane and the necessary three-dimensional structure. It is adjacent to a short hydrophilic region containing a cysteine residue, which, due to the free thiol group, acts as a reactive module, providing the possibility of further modification of the peptide by various molecules. In particular, in the present invention, a modification was carried out with hydrophobic molecules with a hydrocarbon chain length from C6 to C18 according to the thiol-maleimide click reaction, which contributes to an increase in the transfection/transport activity of the dendrimer.

Пример 2. Анализ трансфекционной активности пептида при доставке в клетки плазмидной ДНК или миРНК.Example 2. Analysis of the transfection activity of the peptide when delivered to cells with plasmid DNA or miRNA.

Для проведения анализа клетки Vero С1008 (Е6), HEK293, А549, HepG2, ФЭЧ, HeLa, CHO-Luc высеивали в 48-луночный планшет в количестве 4⋅104 клеток на лунку в 300 мкл соответствующей полной питательной среды (DMEM, или F12, или Игла-Мем, или RPMI, содержащей 10% фетальной бычьей сыворотки, 2% буферного раствора HEPES, 0,1% антибиотика гентамицина, 0,6% L-глутамина) накануне трансфекции и инкубировали сутки при 37°C в CO2 инкубаторе до достижения 75% конфлюентности. Дисперсию трансфекционного агента в 3 разведениях (с массовыми соотношениями пептида к НК - 50:1, 25:1 и 12,5:1) общим объемом 80 мкл, состоящего из 0,3 мкг плазмиды pGL3 или миРНК siLuc (дуплекс GGAAAGACGAUGACGGAAAtt/UUUCCGUCAUCGUCUUUCCtt) и раствора пептида в соответствующей концентрации согласно массовым соотношениям к НК, готовили в бессывороточной среде OPTIMEM. В качестве положительного контроля использовали коммерческий трансфекционный агент Lipofectamine2000 (Lf). В качестве отрицательного контроля использовали плазмиду pGL3 без носителя (Р1). В качестве агента сравнения использовали ближайший синтетический аналог - пептид ЛТП (bLTP - контрольный пептид) (RU 2572575 С1). Приготовленные смеси выдерживали 15 мин при комнатной температуре и вносили в лунки с монослоем клеток. Перед внесением трансфекционной смеси в лунках с клетками заменяли полную питательную среду на бессыворточную. Клетки инкубировали при 37°C в CO2 инкубаторе в течение 4 часов. Затем к клеткам добавляли 30 мкл 10% фетальной бычьей сыворотки. Клетки инкубировали при 37°C в CO2 инкубаторе в течение 24 часов и затем определяли люциферазную активность методом люциферазного теста. Тест проводился с использованием коммерческого набора "Luciferase Assay System" (Promega) согласно рекомендациям производителя. Для этого удаляли ростовую среду из лунок, затем добавляли 100 мкл лизирующего буфера (Glo lysis buffer, 1x, USA). Клетки выдерживали 15 минут при 37°C в СО2 инкубаторе для достижения полного лизиса. Затем соскабливали их со дна ячеек и переносили клеточную суспензию в пробирки типа eppendorf на 1,5 мл. Для осаждения клеточного дебриса полученный лизат центрифугировали 2 минуты на 10000 оборотов. Отбирали по 50 мкл супернатанта в отдельные пробирки типа eppendorf на 1,5 мл и добавляли к ним люциферазный субстрат в соотношении 1:1. Эффективность трансфекции оценивали по уровню люминисценции на Glomax 20/20 luminometr. Для всех количественных данных вычисляли среднее арифметическое (М) и стандартную ошибку среднего (m). Определяли межгрупповые различия и оценивали достоверности различий между группами с помощью критерия Стьюдента с использованием программы Statistica 8.0. Трансфекционная активность ДКП на различных линиях клеток продемонстрирована на фиг. 8-14).For analysis, Vero C1008 (E6), HEK293, A549, HepG2, HEF, HeLa, CHO-Luc cells were seeded in a 48-well plate at 4×10 4 cells per well in 300 µl of the appropriate complete nutrient medium (DMEM, or F12 , or Needle-Mem, or RPMI containing 10% fetal bovine serum, 2% HEPES buffer, 0.1% antibiotic gentamicin, 0.6% L-glutamine) the day before transfection and incubated overnight at 37°C in a CO 2 incubator until reaching 75% confluence. Transfection agent dispersion in 3 dilutions (with mass ratios of peptide to NA - 50:1, 25:1 and 12.5:1) with a total volume of 80 µl, consisting of 0.3 µg of pGL3 plasmid or siLuc siRNA (duplex GGAAAGACGAUGACGGAAAtt/UUUCCGUCAUCGUCUUUCCtt) and a solution of the peptide in the appropriate concentration according to the mass ratios to NA were prepared in OPTIMEM serum-free medium. The commercial transfection agent Lipofectamine2000 (Lf) was used as a positive control. The unsupported pGL3 plasmid (P1) was used as a negative control. The closest synthetic analogue, the LTP peptide (bLTP - control peptide) (RU 2572575 C1), was used as a reference agent. The prepared mixtures were kept for 15 min at room temperature and added to the wells with a monolayer of cells. Before the introduction of the transfection mixture in the wells with cells, the complete nutrient medium was replaced with a serum-free one. Cells were incubated at 37°C in a CO 2 incubator for 4 hours. Then 30 μl of 10% fetal bovine serum was added to the cells. The cells were incubated at 37° C. in a CO 2 incubator for 24 hours and then the luciferase activity was determined by the luciferase test method. The test was performed using a commercial kit "Luciferase Assay System" (Promega) according to the manufacturer's recommendations. To do this, the growth medium was removed from the wells, then 100 µl of lysis buffer (Glolysis buffer, 1x, USA) was added. Cells were kept for 15 minutes at 37° C. in a CO 2 incubator to achieve complete lysis. They were then scraped off from the bottom of the wells and the cell suspension was transferred into 1.5 ml eppendorf tubes. To precipitate cell debris, the resulting lysate was centrifuged for 2 minutes at 10,000 rpm. 50 µl of the supernatant were collected into separate 1.5 ml eppendorf tubes and the luciferase substrate was added to them in a ratio of 1:1. Transfection efficiency was assessed by the level of luminescence on a Glomax 20/20 luminometer. For all quantitative data, the arithmetic mean (M) and standard error of the mean (m) were calculated. Intergroup differences were determined and the significance of differences between groups was assessed using Student's t-test using the Statistica 8.0 program. The transfection activity of LTP on various cell lines is shown in FIG. 8-14).

Из представленных данных видно, что массовое соотношение положительно-заряженного пептида к отрицательно-заряженной НК в интервале от 10 до 50 обеспечивает образование комплексов заявленных ДКП с НК, способных эффективно проникать в различные типы клеток. Таким образом, полученное средство обеспечивают доставку как плазмидной ДНК, так и малых интерферирующих РНК (миРНК), что позволяет использовать их как перспективный агент для генной терапии, включая терапию на основе РНК-интерференции.From the presented data, it can be seen that the mass ratio of the positively charged peptide to the negatively charged NA in the range from 10 to 50 ensures the formation of complexes of the claimed DCT with NA, which can effectively penetrate into various cell types. Thus, the resulting agent provides the delivery of both plasmid DNA and small interfering RNA (siRNA), which makes it possible to use them as a promising agent for gene therapy, including therapy based on RNA interference.

Пример 3. Анализ цитотоксичности пептидов.Example 3 Peptide cytotoxicity assay.

Клетки Vero С1008 (Е6), HEK293, А549, HepG2, ФЭЧ, HeLa, CHO-Luc высеивали в 96-луночный планшет в количестве 3⋅104 клеток на лунку в 100 мкл соответствующей полной питательной среды (DMEM, или F12, или Игла-Мем, или RPMI, содержащей 10% фетальной бычьей сыворотки, 2% буферного раствора HEPES, 0,1% антибиотика гентамицина, 0,6% L-глутамина) и инкубировали сутки при 37°C в СО2 инкубаторе до 75% конфлюентности. Концентрации пептидов в лунках варьировали (5500, 2750, 1375, 688, 344, 172, 86, 43, 21, 11, 5 мкг/мл) методом последовательного разведения. Затем планшет инкубировали при 37°C в CO2-инкубаторе. Через сутки в каждую лунку добавляли по 25 мкл тетразолиевого красителя МТТ в фосфатно-солевом буфере с концентрацией 4 мг/мл и планшет помещали в CO2-инкубатор. Через 4 часа в лунки добавляли 50 мкл додецилсульфата натрия (20% ДДС в воде с 0,02N H2SO4) и инкубировали ночь. Затем определяли разницу оптической плотности раствора при 570 и 650 нм на спектрофотометре (Thermo Scientific™ Multiskan™ GO Microplate Spectrophotometer). Количество живых клеток рассчитывали как отношение оптической плотности (А) в лунке с пептидом к оптической плотности в положительном контроле (100% живых клеток) по формуле, где оба значения нормировали на отрицательный контроль (100% погибших клеток):Vero C1008 (E6), HEK293, A549, HepG2, HEF, HeLa, CHO-Luc cells were seeded in a 96-well plate at 3×10 4 cells per well in 100 µl of the appropriate complete nutrient medium (DMEM, or F12, or Igla -Mem, or RPMI containing 10% fetal bovine serum, 2% HEPES buffer, 0.1% antibiotic gentamicin, 0.6% L-glutamine) and incubated overnight at 37°C in a CO 2 incubator to 75% confluence. Peptide concentrations in wells were varied (5500, 2750, 1375, 688, 344, 172, 86, 43, 21, 11, 5 μg/mL) by serial dilution. The plate was then incubated at 37° C. in a CO 2 incubator. A day later, 25 μl of tetrazolium dye MTT in phosphate-buffered saline at a concentration of 4 mg/ml was added to each well, and the plate was placed in a CO 2 incubator. After 4 hours, 50 μl sodium dodecyl sulfate (20% SDS in water with 0.02N H 2 SO 4 ) was added to the wells and incubated overnight. Then the difference in the optical density of the solution at 570 and 650 nm was determined on a spectrophotometer (Thermo Scientific™ Multiskan™ GO Microplate Spectrophotometer). The number of living cells was calculated as the ratio of the optical density (A) in the well with the peptide to the optical density in the positive control (100% live cells) according to the formula, where both values were normalized to the negative control (100% dead cells):

количество живых клеток, % = (Апептида-контроль)/(А+контроль-контроль)⋅100%number of living cells, % = (A peptide -A -control )/(A +control -A -control) ⋅100 %

Каждое значение получали усреднением нескольких параллельных измерений в дублях. Строили график полученных значений от концентрации, определяли IC50 в мкг/мл значения представлены в таблице 2.Each value was obtained by averaging several parallel measurements in duplicate. We built a graph of the obtained values from the concentration, determined the IC 50 in μg / ml, the values \u200b\u200bare presented in table 2.

Анализ цитотоксичности заявляемых ДКП (ЛД50>0,2 мг/мл) указывает на их низкую токсичность.Analysis of the cytotoxicity of the claimed DCTs (LD50>0.2 mg/ml) indicates their low toxicity.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Milletti F. Cell-penetrating peptides: classes, origin, and current landscape. Drug Discovery Today, 2012, 17:850-860.1. Milletti F. Cell-penetrating peptides: classes, origin, and current landscape. Drug Discovery Today, 2012, 17:850-860.

2. Luo K., Li C, Wang G., Nie Y., He В., Wu Y., Gu Z. Peptide dendrimers as efficient and biocompatible gene delivery vectors: Synthesis and in vitro characterization. J. Control Release, 2011, 55(1):77-87. doi: 10.1016/j.jconrel.2010.10.006.2. Luo K., Li C, Wang G., Nie Y., He B., Wu Y., Gu Z. Peptide dendrimers as efficient and biocompatible gene delivery vectors: Synthesis and in vitro characterization. J. Control Release, 2011, 55(1):77-87. doi: 10.1016/j.jconrel.2010.10.006.

3. Takechi-Haraya Y., Saito H. Current understanding of physicochemical mechanisms for cell membrane penetration of arginine-rich cell penetrating peptides: Role of glycosaminoglycan Interactions. Current Protein and Peptide Science, 2018, 19(6), 623-630. doi: 10.2174/1389203719666180112100747.3. Takechi-Haraya Y., Saito H. Current understanding of physicochemical mechanisms for cell membrane penetration of arginine-rich cell penetrating peptides: Role of glycosaminoglycan Interactions. Current Protein and Peptide Science, 2018, 19(6), 623-630. doi: 10.2174/1389203719666180112100747.

4. Kumar V., Agrawal P., Kumar R., Bhalla S., Usmani S.S., Varshney G.C., Raghava G.P. Prediction of cell-penetrating potential of modified peptides containing natural and chemically modified residues. Frontiers in microbiology, 2018, 9, 725. doi: 10.33 89/fmicb.2018.00725.4. Kumar V., Agrawal P., Kumar R., Bhalla S., Usmani S.S., Varshney G.C., Raghava G.P. Prediction of cell-penetrating potential of modified peptides containing natural and chemically modified residues. Frontiers in microbiology, 2018, 9, 725. doi: 10.33 89/fmicb.2018.00725.

5. Hofland H.E., Shephard L., Sullivan S.M. Formation of stable cationic lipid/DNA complexes for gene transfer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996, 93, 7305-7309. doi: 10.1073/pnas.93.14.7305.5. Hofland H.E., Shephard L., Sullivan S.M. Formation of stable cationic lipid/DNA complexes for gene transfer. Proc. Natl. Acad. sci. USA 1996, 93, 7305-7309. doi: 10.1073/pnas.93.14.7305.

6. Turetskiy E.A., Koloskova О.O., Nosova A.S., Shilovskiy I.P., Sebyakin Y.L., Khaitov M.R. Physicochemical properties of lipopeptide-based liposomes and their complexes with siRNA. Biomeditsinskaia khimiia, 2017, 63(5): 472-475. doi: 10.18097/PBMC20176305472.6. Turetskiy E.A., Koloskova O.O., Nosova A.S., Shilovskiy I.P., Sebyakin Y.L., Khaitov M.R. Physicochemical properties of lipopeptide-based liposomes and their complexes with siRNA. Biomeditsinskaia khimiia, 2017, 63(5): 472-475. doi: 10.18097/PBMC20176305472.

7. Regberg J., Srimanee A., Erlandsson M., Sillard R., Dobchev D.A., Karelson M., Langel U. Rational design of a series of novel amphipathic cell-penetrating peptides. Int. J. Pharm., 2014, 464(1-2): 111-116. doi: 10.1016/j.ijpharm.2014.01.018.7. Regberg J., Srimanee A., Erlandsson M., Sillard R., Dobchev D.A., Karelson M., Langel U. Rational design of a series of novel amphipathic cell-penetrating peptides. Int. J. Pharm., 2014, 464(1-2): 111-116. doi: 10.1016/j.ijpharm.2014.01.018.

8. Eggimann G.A., Blattes E., Buschor S., Biswas R., Kammer S.M., Darbre Т., Reymond J.-L. Designed cell penetrating peptide dendrimers efficiently internalize cargo into cells. Chem. Comm., 2014, 50, 7254. doi: 10.1039/c4cc02780a.8. Eggimann G.A., Blattes E., Buschor S., Biswas R., Kammer S.M., Darbre T., Reymond J.-L. Designed cell penetrating peptide dendrimers efficiently internalize cargo into cells. Chem. Comm., 2014, 50, 7254. doi: 10.1039/c4cc02780a.

9. Shcharbin D., Shcharbina N., Bryszewska M. Recent Patents in Dendrimers for Nanomedicine: Evolution 2014. Recent Patents on Nanomedicine, 2014, 4(1):25-31.9. Shcharbin D., Shcharbina N., Bryszewska M. Recent Patents in Dendrimers for Nanomedicine: Evolution 2014. Recent Patents on Nanomedicine, 2014, 4(1):25-31.

10. Kozhikhova KV, Andreev SM, Shilovskiy IP, Timofeeva AV, Gaisina AR, et al. A novel peptide dendrimer LTP efficiently facilitates transfection of mammalian cells. Organic & Biomolecular Chemistry 16 (43), 8181-8190.10. Kozhikhova KV, Andreev SM, Shilovskiy IP, Timofeeva AV, Gaisina AR, et al. A novel peptide dendrimer LTP efficiently facilitates transfection of mammalian cells. Organic & Biomolecular Chemistry 16(43), 8181-8190.

11. Wu J., Huang W., He Z. Dendrimers as Carriers for siRNA Delivery and Gene Silencing: A Review. Sci. World J., 2013, http://dx.doi.org/10.1155/2013/630654.11. Wu J., Huang W., He Z. Dendrimers as Carriers for siRNA Delivery and Gene Silencing: A Review. sci. World J., 2013, http://dx.doi.org/10.1155/2013/630654.

12. Luo K., et al. "Arginine functionalized peptide dendrimers as potential gene delivery vehicles" Biomaterials, 2012, 33(19) 4917-4927.12 Luo K., et al. "Arginine functionalized peptide dendrimers as potential gene delivery vehicles" Biomaterials, 2012, 33(19) 4917-4927.

13. Heitz M., et al. Stereoselective pH responsive peptide dendrimers for siRNA» (Bioconjug. Chem. 2019, 30(8):2165-2182.13. Heitz M., et al. Stereoselective pH responsive peptide dendrimers for siRNA” (Bioconjug. Chem. 2019, 30(8):2165-2182.

14. Gorzkiewicz M., Konopka M., Janaszewska A., Tarasenko I.I., … Klajnert-Maculewicz B. Application of new lysine-based peptide dendrimers D3K2 and D3G2 for gene delivery: Specific cytotoxicity to cancer cells and transfection in vitro. Bioorg. Chem., 2020, 95, 103504.14. Gorzkiewicz M., Konopka M., Janaszewska A., Tarasenko I.I., … Klajnert-Maculewicz B. Application of new lysine-based peptide dendrimers D3K2 and D3G2 for gene delivery: Specific cytotoxicity to cancer cells and transfection in vitro. Bioorg. Chem., 2020, 95, 103504.

15. Conti D.S., Brewer D., Grashik J., Avasarala S., da Rocha S.R.P. Poly(amidoamine) dendrimer nanocarriers and their aerosol formulations for siRNA delivery to the lung epithelium. Mol Pharm., 2014, 11 (6): 1808-1822.15. Conti D.S., Brewer D., Grashik J., Avasarala S., da Rocha S.R.P. Poly(amidoamine) dendrimer nanocarriers and their aerosol formulations for siRNA delivery to the lung epithelium. Mol Pharm., 2014, 11 (6): 1808-1822.

16. Ghosh S., Firdous M.S., Nath A. siRNA could be a potential therapy for COVID-19. EXCLI J., 2020, 19:528-531.16. Ghosh S., Firdous M.S., Nath A. siRNA could be a potential therapy for COVID-19. EXCLI J., 2020, 19:528-531.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (5)

Средство для внутриклеточной доставки нуклеиновых кислот в клетки млекопитающих, представляющее собой дендримерный катионный пептид, выбранный из:An agent for intracellular delivery of nucleic acids into mammalian cells, which is a dendrimeric cationic peptide selected from:
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
где аминокислоты представляют собой:where amino acids are: аргинин - R, лизин - К, глицин - G, триптофан - W, треонин - Т, пролин - Р, глутаминовая кислота - Е, валин - V, аланин - А, гистидин - Н, фенилаланин - F, тирозин - Y.arginine - R, lysine - K, glycine - G, tryptophan - W, threonine - T, proline - P, glutamic acid - E, valine - V, alanine - A, histidine - H, phenylalanine - F, tyrosine - Y.
RU2020134974A 2020-10-26 2020-10-26 Peptides for intracellular delivery of nucleic acids RU2771605C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134974A RU2771605C2 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Peptides for intracellular delivery of nucleic acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134974A RU2771605C2 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Peptides for intracellular delivery of nucleic acids

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020134974A3 RU2020134974A3 (en) 2022-04-26
RU2020134974A RU2020134974A (en) 2022-04-26
RU2771605C2 true RU2771605C2 (en) 2022-05-06

Family

ID=81306050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134974A RU2771605C2 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Peptides for intracellular delivery of nucleic acids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2771605C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0708637A1 (en) * 1993-07-14 1996-05-01 The Regents Of The University Of California Self-assembling polynucleotide delivery system comprising dendrimer polycations
US20030144230A1 (en) * 1995-06-07 2003-07-31 Pamela Hawley-Nelson Peptide-enhanced transfections
RU2572575C1 (en) * 2014-10-31 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России) Mean for intracellular delivery of nucleic acids to cells of mammals
RU2609857C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России) Application of composition consisting of cationic ltp peptide and molecules of rna against respiratory viruses
US10029014B2 (en) * 2013-09-10 2018-07-24 The Research Foundation For The State University Of New York Synthesis of novel asymmetric bow-tie PAMAM dendrimer-based conjugates for tumor-targeting drug delivery
US10336792B2 (en) * 2014-03-28 2019-07-02 Universitat Bern Antimicrobial peptide dendrimers
US20200155660A1 (en) * 2015-09-23 2020-05-21 Massachusetts Institute Of Technology Compositions and methods for modified dendrimer nanoparticle delivery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0708637A1 (en) * 1993-07-14 1996-05-01 The Regents Of The University Of California Self-assembling polynucleotide delivery system comprising dendrimer polycations
US20030144230A1 (en) * 1995-06-07 2003-07-31 Pamela Hawley-Nelson Peptide-enhanced transfections
US10029014B2 (en) * 2013-09-10 2018-07-24 The Research Foundation For The State University Of New York Synthesis of novel asymmetric bow-tie PAMAM dendrimer-based conjugates for tumor-targeting drug delivery
US10336792B2 (en) * 2014-03-28 2019-07-02 Universitat Bern Antimicrobial peptide dendrimers
RU2572575C1 (en) * 2014-10-31 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России) Mean for intracellular delivery of nucleic acids to cells of mammals
US20200155660A1 (en) * 2015-09-23 2020-05-21 Massachusetts Institute Of Technology Compositions and methods for modified dendrimer nanoparticle delivery
RU2609857C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства России (ФГБУ "ГНЦ Институт иммунологии" ФМБА России) Application of composition consisting of cationic ltp peptide and molecules of rna against respiratory viruses

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020134974A3 (en) 2022-04-26
RU2020134974A (en) 2022-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Construction of cell penetrating peptide vectors with N-terminal stearylated nuclear localization signal for targeted delivery of DNA into the cell nuclei
US8354387B2 (en) Methods and compositions for delivering siRNA into mammalian cells
Nielsen et al. Peptide nucleic acid (PNA) cell penetrating peptide (CPP) conjugates as carriers for cellular delivery of antisense oligomers
Hayashi et al. Cell penetrating peptide-mediated systemic siRNA delivery to the liver
US20140140929A1 (en) Chemically modified cell-penetrating peptides for improved delivery of gene modulating compounds
US10287581B2 (en) Cell penetrating peptides for intracellular delivery of molecules
WO2014053882A1 (en) Cell penetrating peptides for intracellular delivery of molecules
WO2014053880A1 (en) Cell penetrating peptides for intracellular delivery of molecules
JP2010159269A (en) Peptide improving efficiency of transfection
US20220062431A1 (en) Compounds comprising stapled or stitched peptides for improved drug delivery
JP2017517253A (en) Multiple oligonucleotide moieties on a peptide carrier
US20230000999A1 (en) Compositions and methods for nucleic acid delivery
Tomassi et al. Cationic nucleopeptides as novel non-covalent carriers for the delivery of peptide nucleic acid (PNA) and RNA oligomers
RU2771605C2 (en) Peptides for intracellular delivery of nucleic acids
RU2572575C1 (en) Mean for intracellular delivery of nucleic acids to cells of mammals
Grijalvo et al. Synthesis and in vitro inhibition properties of oligonucleotide conjugates carrying amphipathic proline-rich peptide derivatives of the sweet arrow peptide (SAP)
Rosli et al. Peptide based DNA nanocarriers incorporating a cell-penetrating peptide derived from neurturin protein and poly-L-lysine dendrons
Kubi et al. Cell-penetrating and mitochondrion-targeting molecules
CN109310729B (en) Synthetic compounds for improved transfection efficiency
KR101875277B1 (en) Dual-mode self-assembly supramolecular nucleoprotein nanostructure and the method of preparing the compound
Kotadiya et al. Cell-Penetrating Peptides: A Powerful Tool for Targeted Drug Delivery
WO2020010103A1 (en) Polypeptide conjugates for intracellular delivery of nucleic acids
RU2611399C1 (en) Labelled dendrimer peptides
Freulon et al. Spacer length dependence on the efficiency of dimeric anionic peptides in gene transfer by glycosylated polylysine/plasmid complexes
Langel et al. Methods for CPP functionalization