Development and Evaluation of a poly-siRNA delivery system to the retina
- 주제(키워드) choroidal neovascularization , siRNA , agiogenesis , RNAi-based therapeutics , polyplex , 맥락막 신생혈관생성 , siRNA , 혈관형성 , RNA 간섭 치료 , 폴리머 매개 DNA , RNA 나노파티클
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김현철
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055213
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
siRNA 기작은 RNA interference 기작 중의 하나로, 특정 유전자를 억제하는 데에 있어서 아주 강력하고 잠재력이 높은 기작으로 알려져 있습니다. 그러나, siRNA의 전달은 RNA의 특성상 여러 가지 장벽들이 존재해 왔습니다. RNA 분자는 생체 내에서 잘 분해되는 물질 중에 하나입니다. 생체 내에는 RNA분자를 분해 할 수 있는 효소나 펩타이드등이 매우 많이 존재하고, RNA분자는 온도변화, 전기적 변화, 그리고 pH등의 변화에도 매우 민감하여 쉽게 분재 됩니다. 게다가, RNA분자는 negative charge가 강한 물질로, 세포질 내로 유입되기가 어려운 물질이지만 RNA interference를 위해서는 세포질 내로의 유입은 필수적입니다. 그래서 많은 과학자와 엔지니어들이 단백질, 바이오-폴리머 그리고 리포좀과 같은 캐리어를 사용하여 siRNA의 전달에서 RNA 분자보호와 세포 내 유입 효율을 증가시키는 연구를 해왔습니다.‘Polyplex’라는 말은 바이오-폴리러를 사용하여 DNA나 RNA를 전달하는 약물 전달 시스템을 말합니다. 본 논문에서는 polymerized siRNA (poly siRNA)와 hyaluronic acid(HA), poly ethylenimmine (PEI)을 사용한 polyplex 기술을 융합으로 만든 siRNA 전달체를 만들었습니다. siRNA polyplex라고 명명한 이 나노전달체는 혈관내피생성인자(VEGF)를 억제하여 노인성 황반변성의 치료제로써 효과적인 약물전달시스템임을 검증하였습니다. 만들어진 siRNA polyplex는 260.7 7 ± 43.27 nm의 나노사이즈를 가지고 있고, 표면전하는 -4.98mV ± 0.47 mV의 음전하를 가지고 있어, 유리체강 내에서 망막까지 전달의 효율을 높혔습니다. In vitro 실험의 경우, 목표 세포인 human ARPE-19 세포주에서 효과적인 새포 내 유입과 B16F10 세포주에서 VEGF의 mRNA가 효과적으로 억제됨을 확인하였습니다. 최종적으로는 laser로 인위적으로 유발한 황반변성 동물모델에 유리체강내에 주입시킴으로써 황반변성의 치료효과를 검증했습니다. 이로써, 만들어진 polysiRNA polyplex가 황반변성 치료에 잠재력이 높은 약물전달 시스템임을 확인하였습니다.
more초록/요약
siRNA machinery is one of the RNA interference mechanism, a powerful tool to suppress specific gene expression. However, siRNA machinery has several weaknesses which were caused from properties of RNA. RNA molecules most degradable materials in the body. There are many enzymatic and peptide which can destroy the RNA. Even, the change of temperature, electrical property and pH may be severe circumstances on the RNA. And it is hard to deliver RNA into cell cytoplasm due to its negative charge but delivery of cytoplasm is essential to activate siRNA machinery. So, many engineers and scientists have studied protectable and efficiency way to deliver for long time. They have used liposomal delivery system, bio-compatible polymer and protein carries. The word ‘polyplex’ is used as polymer based gene delivery system such as siRNA or DNA. In this article, we developed remarkable polyplex to therapy the age-related macular degeneration. We called the delivery system as polysiRNA polyplex due to the fact that we combined polymerization of siRNA (poly-siRNA) and polymer based siRNA delivery. The polysiRNA polyplex, Anti-VEGF siRNA multimerization followed by coating with branched PEI and hyaluronic acid, inhibits the choroidal neovascularization for the treatment of age-related macular degeneration. To synthesize an optimized nano-sized RNAi-based therapeutics delivery system to sub-retinal space for the therapy of age-related macular degeneration (Wet AMD). The nano-sized poly-siRNA delivery system was developed from siRNA polymerization (poly-siRNA) to being coated with branched PEI and hyaluronic acid, step by step. The synthesized nano-sized delivery system was evaluated in vitro and in vivo. The siRNA-polyplex showed a narrow size distribution (260.7 ± 43.27 nm) and negative charge (-4.98mV ± 0.47 mV) owing to hyaluronic acid outer layer. In vitro experiment, the polyplex were found to be up-taken into the human ARPE cells and inhibition the VEGF expression were confirmed on B16F10 cells, compared to the control. In vivo experiment, the eyes were enucleated to determine the retinal distribution of polyplex after intravitreal injection into the normal mouse vitreous space and Anti-VEGF siRNA-polyplex was injected into the vitreous space of laser-photocoagulated mouse eyes. The injected polyplex penetrated the vitreous barrier and reached the sub-retinal space efficiently. Furthermore, Anti-VEGF siRNA-polyplex inhibited the choroidal neovascularization (CNV) successfully and showed no toxicity. Consequently, we verified that the siRNA-polyplex show great potential at the treatment of age-related macular degeneration.
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