Шановні колеги, вітаю Вас! Інформую Вас, що науковий сеиінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України "Актуальні питання сучасної біохімії" продовжує свою роботу. Чергове засідання семінару (перше у новому році!) відбудеться 25-го січня (вівторок) о 10-30 ранку в Актовій залі Інституту. Будемо слухати доповідь "ГЕННА ТРАНСФЕКЦІЯ ЗА ДОПОМОГОЮ КАТІОННИХ АМФІФІЛЬНИХ КАЛІКСАРЕНІВ", доповідає - канд. хім. наук РОДІК РОМАН ВАСИЛЬОВИЧ, старший науковий співробітник Інституту органічної хімії НАН України. Традиційно додаю файл, що містить авторські тези доповіді. Будемо раді зустрітися з Вами та Вашими колегами на засіданні нашого семінару. З повагою - С.О.Костерін.
ГЕННА ТРАНСФЕКЦІЯ ЗА ДОПОМОГОЮ КАТІОННИХ АМФІФІЛЬНИХ КАЛІКСАРЕНІВ
Родік Роман Васильович,
кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник
Інституту органічної хімії НАН України
Ефективний, зручний та безпечний метод введення генетичної інформації в клітини є актуальним як для суто біохімічних досліджень так і для генної терапії. Для доставки генів у клітину важливим питанням є упаковка молекули ДНК у невеликі компактні частинки. Відомо, що віруси здатні упаковувати свою ДНК (або РНК) у нано-об’єкти розміром 30-100 нм. В той же час більшість невірусних систем доставки генів, синтетичних та штучних векторів, такі як катіонні ліпіди та полімери, утворюють комплекси зі складною, не вивченою структурою розміром 0.1-10 мкм. Ці комплекси, за звичай дуже ефективні в клітинних культурах (in vitro) проте завеликі для генної терапії (in vivo), де є жорсткі обмеження по розміру частинок (до 100 нм). Проте, пошук нових невірусних векторів триває, їх переваги в тому, що вони більш стабільні ніж вірусні, їх легше використовувати та отримувати, вони можуть переносити ДНК великих розмірів та не дають імунної відповіді. Для створення катіонних ліпідів (цитофектінів), сполук що наразі частіше за все використовуються для генної трансфекції, застосовують різні молекулярні платформи (скафолди). Нещодавно макроциклічні сполуки (циклодекстрини, краун-етери, каліксарени) також стали використовувати для створення цитофектінів.
Каліксарени мають високо-впорядковані ліпофільні порожнини, утворені ароматичними фрагментами макроциклічного кістяка. Вони утворюють супрамолекулярні комплекси типу “гість-господар” з біомолекулами і проявляють широкий спектр біологічної активності. Полікатіонні каліксарени здатні зв’язуватись з різними видами ДНК та доставляти їх всередину клітин тобто проводити генну трансфекцію.
Робота, присвячена синтезу, дослідженню фізико-хімічних властивостей водних розчинів та вивченню зв’язування з різними ДНК тетракатіонних каліксаренів із загальною будовою наведеною на рис. 1. Дослідження проводились спільно з проф. Івом Мелі та доктором Андреєм Климченком із Лабораторії біофотоніки та фармакології Фармакологічного факультету Страсбургського університету в рамках Міжнародної програми SupraChem (Супрамолекулярні системи в хімії та біології).
В роботі показано, що досліджувані катіонні амфіфільні каліксарени, завдяки своїй конусоподібній геометрії, здатні утворювати у водних розчинах міцели або міцелоподібні частинки розміром до 10 нм. Останні зв’язуються з молекулами ДНК переважно за рахунок електростатичних взаємодій у стабільні нано-частинки розміром 30-100 нм. (рис. 2). Такі частинки виступають переносчиками ДНК крізь клітинні мембрани і у випадку плазміди містять одну молекулу нуклеїнової кислоти на частинку. Досліджено транспорт ДНК всередину клітин у вигляді комплексів з катіонними каліксаренами, та показано їх здатність до трансфекції ДНК.
Рисунок 1. Загальна формула катіонних каліксаренів, що досліджувались.
Рисунок 2. Схематичний вигляд міцели, що утворюється катіонними каліксаренами, та упаковка ланцюга ДНК за допомогою міцел.
Таким чином встановлено, що синтезовані полікатіонні амфіфільні каліксарени є перспективними сполуками для створення нових систем доставки генів у клітини як in vitro так і in vivo.