Mixed Cationic Liposomes Based on L-Amino Acids As Efficient Delivery Systems of Therapeutic Molecules into Cells

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

This work aimed to produce mixed liposomes based on natural amino acids as vehicles for delivery of anticancer drugs and nucleic acids. Liposomes were formed from cationic lipids based on L-alanine and L-serine, a kerase-forming lipid based on L-ornithine, and phospholipids phosphatidylcholine (PC) or 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE). For the developed agents, particle size, zeta potential, and stability were determined, and the biological activity was studied on the MCF-7 and HEK 293 cell lines. Liposomes based on L-serine demonstrated the ability to accumulate in the endoplasmic reticulum of cells within 1 h, and their transfection activity significantly exceeded that of the commercial drug Lipofectamine-2000. At the same time, the proposed system had a slight toxic effect (IC50, 0.475 mg/mL and the safe working concentration, 0.24 mg/mL).

Авторлар туралы

Z. Denieva

Frumkin Institute of physical chemistry and electrochemistry, Russian Academy Of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: zaret03@mail.ru
Russia, 119071, Moscow

O. Koloskova

NRC Institute of Immunology FMBA of Russia

Email: zaret03@mail.ru
Russia, 115522, Moscow

A. Gileva

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: zaret03@mail.ru
Russia, 117997, Moscow

U. Budanova

MIREA – Russian Technology University (Lomonosov Institute of Fine Chemical Technology)

Email: zaret03@mail.ru
Russia, 119571, Moscow

Yu. Sebyakin

MIREA – Russian Technology University (Lomonosov Institute of Fine Chemical Technology)

Email: zaret03@mail.ru
Russia, 119571, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Liu P., Chen G., Zhang J. 2022. A review of liposomes as a drug delivery system: current status of approved products, regulatory environments, and future perspectives. Molecules. 27 (4), 1372.
  2. Akbarzadeh A., Rezaei-Sadabady R., Davaran S., Joo S.W., Zarghami N., Hanifehpour Y., Samiei M., Kouhi M., Nejati-Koshki K. 2013. Liposome: Classification, preparation, and applications. Nanoscale Res Lett. 8 (1), 102.
  3. Šturm L., Poklar Ulrih N. 2021. Basic methods for preparation of liposomes and studying their interactions with different compounds, with the emphasis on polyphenols. Int. J. Mol. Sci. 22 (12), 6547.
  4. Bozzuto G., Molinari A. 2015. Liposomes as nanomedical devices. Int. J. Nanomedicine. 10, 975–999.
  5. One focus. Transfection protocol. Mirus Transfectopedia. 2014. Madison, WI 53719 USA. https://www. m-irusbio.com/transfectopedia.
  6. Khodthong C., Ismaili I., Juckem L. 2014. The impact of transfection mediated toxicity – gene expression and cytotoxicity analysis of transfection reagents. Mirus Bio, LLC. Madison, WI 53719 USA. https://www. m-irusbio.com/assets/technical-documents/the-impact-of-transfection-mediated-toxicity.pdf.
  7. Shim G., Kim M.-G., Park J. Y., Oh Y.-K. 2013. Application of cationic liposomes for delivery of nucleic acids. Asian J. Pharm. Sci. 8, 72–80.
  8. Liang X., Li X., Jing L., Xue P., Jiang L., Ren Q., Dai Z. 2013. Design and synthesis of lipidic organoalkoxysilanes for self-assembly of liposomal nanohybrid cerasomes with controlled drug release properties. Chem. Eur. J. 19 (47), 16113–16121.
  9. Dharmalingam P., Rachamalla H.K.R., Lohchania B., Bandlamudi B., Thangavel S., Murugesan M.K., Banerjee R., Chaudhuri A., Voshavar C., Marepally S. 2017. Green transfection: Cationic lipid nanocarrier system derivatized from vegetable fat, palmstearin enhances nucleic acid transfections. ACS Omega. 2, 7892–7903.
  10. Pires P., Simões S., Nir S., Gaspar R., Düzgünes N., Pedroso de Lima M.C. 1999. Interaction of cationic liposomes and their DNA complexes with monocytic leukemia cells. Biochim. Biophys. Acta (BBA) – Biomembranes. 1418 (1), 71–84.
  11. Katagiri K., Ariga K., Kikuchi J.-I. 1999. Preparation of organic-inorganic hybrid vesicle “cerasome” derived from artificial lipid with alkoxysilyl head. Chem. Lett. 28, 661–662.
  12. Wang Y., Wang B., Liao H., Song X., Wu H., Wang H., Shen H., Ma X., Tan M. 2015. Liposomal nanohybrid cerasomes for mitochondria-targeted drug delivery. J. Mat. Chem. B. 3, 7291–7299.
  13. Sarker S. R., Takeoka S. 2018. Amino acid-based liposomal assemblies: Intracellular plasmid DNA delivery nanoparticles. J. Nanomed. 2, 1008–1021.
  14. Faneca H., Simões S., de Lima M.C.P. 2002. Evaluation of lipid-based reagents to mediate intracellular gene delivery. Biochim. Biophys. Acta. 1567, 23–33.
  15. Liu Y., Mounkes L.C., Liggitt H.D., Brown C.S., Solodin I., Heath T.D., Debs R.J. 1997. Factors influencing the efficiency of cationic liposome-mediated intravenous gene delivery. Nat. Biotechnol. 15, 167–173.
  16. Templeton N.S., Lasic D.D., Frederik P.M., Strey H.H., Roberts D.D., Pavlakis G.N. 1997. Improved DNA:liposomes complexes for increased systemic delivery and gene expression. Nat. Biotechnol. 15, 647–652.
  17. Nsairat H., Khater D., Sayed U., Odeh F., Al Bawab A., Alshaer W. 2022. Liposomes: Structure, composition, types, and clinical applications. Heliyon. 8 (5), e09394.
  18. Silva S.G., Fernandes R.F., Marques E.F., do Vale M.L.C. 2012. Serine-based bis quat gemini surfactants: synthesis and micellization properties. Eur. J. Org. Chem. 2, 345–352.
  19. Brito R.O., Oliveira I.S., Araújo M.J., Marques E.F. 2013. Morphology, thermal behavior, and stability of self-assembled supramolecular tubules from lysine-based surfactants. J. Phys. Chem. B. 117, 9400–9411.
  20. Fan H., Han F., Liu Z., Qin L., Li Z., Liang D., Fu H. 2008. Active control of surface properties and aggregation behavior in amino acid-based gemini surfactant systems. J. Colloid Interface Sci. 321, 227–234.
  21. McGregor C., Perrin C., Monck M., Camilleri P., Kirby A.J. 2001. Rational approaches to the design of cationic gemini surfactants for gene delivery. J. Am. Chem. Soc. 123, 6215–6220.
  22. Yang P., Singh J., Wettig S., Foldvari M., Verrall R.E., Badea I. 2010. Enhanced gene expression in epithelial cells transfected with amino acid-substituted gemini nanoparticles. Eur. J. Pharm. Biopharm. 75, 311–320.
  23. Denieva Z.G., Budanova U.A., Sebyakin Y.L. 2021. Irregular cationic lipotetrapeptides for pharmaceutical multifunctional transport systems. Mendeleev Communications. 31 (4), 509–511.
  24. Niyomtham N., Apiratikul N., Suksen K., Opanasopit P., Yingyongnarongkul B.E. 2015. Synthesis and in vitro transfection efficiency of spermine-based cationic lipids with different central core structures and lipophilic tails. Bioorg. Med. Chem. Lett. 25, 496–503.
  25. Jones C. H., Chen C.K., Ravikrishnan A., Rane S., Pfeifer B.A. 2013. Overcoming nonviral gene delivery barriers: Perspective and future. Mol. Pharm. 10, 4082–4098.
  26. Sheng R., Zhuang X., Wang Z., Cao A., Lin K., Zhu J.X.X. 2016. Cationic nanoparticles assembled from natural-based steroid lipid for improved intracellular transport of siRNA and pDNA. Nanomaterials (Basel). 6, 69–86.
  27. Sabın J., Prieto G., Ruso J. M., Hidalgo-Álvarez R., Sarmiento F. 2006. Size and stability of liposomes: A possible role of hydration and osmotic forces. Europ. Phys. J. E. 20, 401–408.
  28. Cao Z., Zhu W., Wang W., Zhang C., Xu M., Liu J., Feng S., Jiang Q., Xie X. 2014. Stable cerasomes for simultaneous drug delivery and magnetic resonance imaging. Int. J. Nanomedicine. 9, 5103–5116.

© The Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».