Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1055710.32607/20758251-2014-6-2-95-105Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleConstruction of a pIX-modified Adenovirus Vector Able to Effectively Bind to Nanoantibodies for TargetingМишень-специфичная доставка генов с помощью рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц, способных эффективно связываться с наноантителамиGarasM. N.ГарасМ. Н.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruTillibS. V.ТиллибС. В.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruZubkovaO. V.ЗубковаО. В.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruRogozhinV. N.РогожинВ. Н.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruIvanovaT. I.ИвановаТ. И.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruVasilevL. A.ВасильевЛ. А.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruLogunovD. Yu.ЛогуновД. Ю.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruShmarovM. M.ШмаровМ. М.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruTutykhinaI. L.ТутыхинаИ. Л.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruEsmagambetovI. B.ЕсмагамбетовИ. Б.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruGribovaI. Yu.ГрибоваИ. Ю.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruBandelyukA. S.БанделюкА. С.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruNaroditskyB. S.НародицкийБ. С.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruGintsburgA. L.ГинцбургА. Л.
Russian Federation
max.garas@yandex.ruN.F. Gamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health of the Russian FederationНаучно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения РФInstitute of Gene Biology, Russian Academy of SciencesИнститут биологии гена РАНK.I. Skryabin Moscow State Academy of Veterinary Medicine and BiotehnologyМосковская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина1506201462VOL 6, NO2 (2014)ТОМ 6, №2 (2014)9510517012020Copyright ©; 2014, Garas M.N., Tillib S.V., Zubkova O.V., Rogozhin V.N., Ivanova T.I., Vasilev L.A., Logunov D.Y., Shmarov M.M., Tutykhina I.L., Esmagambetov I.B., Gribova I.Y., Bandelyuk A.S., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L.Copyright ©; 2014, Гарас М.Н., Тиллиб С.В., Зубкова О.В., Рогожин В.Н., Иванова Т.И., Васильев Л.А., Логунов Д.Ю., Шмаров М.М., Тутыхина И.Л., Есмагамбетов И.Б., Грибова И.Ю., Банделюк А.С., Народицкий Б.С., Гинцбург А.Л.2014Garas M.N., Tillib S.V., Zubkova O.V., Rogozhin V.N., Ivanova T.I., Vasilev L.A., Logunov D.Y., Shmarov M.M., Tutykhina I.L., Esmagambetov I.B., Gribova I.Y., Bandelyuk A.S., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L.Гарас М.Н., Тиллиб С.В., Зубкова О.В., Рогожин В.Н., Иванова Т.И., Васильев Л.А., Логунов Д.Ю., Шмаров М.М., Тутыхина И.Л., Есмагамбетов И.Б., Грибова И.Ю., Банделюк А.С., Народицкий Б.С., Гинцбург А.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10557

Current targeting strategies for genetic vectors imply the creation of a specific vector for every targeted receptor, which is time-consuming and expensive. Therefore, the development of a universal vector system whose surface can specifically bind molecules to provide efficient targeting is of particular interest. In this study, we propose a new approach in creating targeted vectors based on the genome of human adenovirus serotype 5 carrying the modified gene of the capsid protein pIX (Ad5-EGFP-pIX-ER): recombinant pseudoadenoviral nanoparticles (RPANs). The surfaces of such RPANs are able to bind properly modified chimeric nanoantibodies that specifically recognize a particular target antigen (carcinoembryonic antigen (CEA)) with high affinity. The efficient binding of nanoantibodies (аСЕА-RE) to the RPAN capsid surfaces has been demonstrated by ELISA. The ability of the constructed vector to deliver target genes has been confirmed by experiments with the tumor cell lines A549 and Lim1215 expressing CEA. It has been shown that Ad5-EGFP-pIX-ER carrying аСЕА-RE on its surface penetrates into the tumor cell lines A549 and Lim1215 via the CAR-independent pathway three times more efficiently than unmodified RPAN and Ad5-EGFP-pIX-ER without nanoantibodies on the capsid surface. Thus, RPAN Ad5-EGFP-pIX-ER is a universal platform that may be useful for targeted gene delivery in specific cells due to “nanoantibody-modified RPAN” binding.

Существующие на сегодняшний день подходы по изменению тропизма генетических векторов требуют получения отдельного вектора для каждого целевого рецептора, что создает дополнительные временные и экономические затраты. В связи с этим большой интерес представляет универсальная векторная система, которая позволит специфически связывать на своей поверхности молекулы, обеспечивающие эффективную мишень-специфичную доставку («таргетинг»). В представленном исследовании предложен новый подход к получению таргетных носителей с использованием рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц (РПАН) на основе генома аденовируса человека серотипа 5 с модифицированным геном капсидного белка pIX (Ad5-EGFP-pIX-ER). Такие РПАН способны с высокой аффинностью связывать на своей поверхности соответственно модифицированные химерные наноантитела, специфически узнающие определенный антиген (раковоэмбриональный антиген, РЭА). Эффективное связывание наноантител (аСЕА-RE) с поверхностью капсидов РПАН доказано с помощью иммуноферментного анализа. Способность полученного вектора к таргетной доставке доказана в эксперименте с использованием опухолевых клеточных линий A549 и Lim1215, экспрессирующих РЭА. Показано, что Ad5-EGFP-pIX-ER, несущий на поверхности аСЕА-RE, в 3 раза более эффективно проникает в опухолевые клетки линий A549 и Lim1215 независимым от рецепторов коксаки- и аденовируса путем, чем немодифицированные РПАН и препарат Ad5-EGFP-pIX-ER без адсорбции наноантител на поверхности капсида. Полученный нами препарат РПАН Ad5-EGFP-pIX-ER представляет собой универсальную платформу, которая посредством специфического присоединения на поверхности РПАН молекул наноантител против определенного поверхностного антигена может обеспечить доставку целевого гена в заданные клетки.

adenoviral vectorpIXleucine zippernanobodyCEAаденовирусpIXлейциновая молниянаноантителараковоэмбриональный антигенThis research was conducted under the Federal Target Program “Scientific and Scientific-Pedagogical Personnel of Innovative Russia” in 2009–2013 (Agreement #8779), and also partially supported by the RAS Presidium program for fundamental studies #24 “Fundamental Basis of Nanostructure Technologies and Nanomaterials” (grant S.V.T.).Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы (соглашение № 8779), а также частично поддержана программой фундаментальных исследований Президиума РАН № 24 «Фундаментальные основы технологий наноструктур и наноматериалов» (грант С.В.Т.).[1] Bonnekoh B., Greenhalgh D.A., Chen S.H., Block A., Rich S.S., Krieg T., Woo S.L., Roop D.R. // J Invest Dermatol. 1998, V.110, №6, P.867-871[2] Benihoud K., Yeh P., Perricaudet M. // Curr Opin Biotechnol. 1999, V.10, №5, P.440-447[3] // The Journal of Gene Medicine. Clinical Trials Database. url www.abedia.com/wiley/vectors.php[4] Zhang Y., Bergelson J.M. // Virology Journal 2005, V.79, №19, P.12125-12131[5] Vindrieux D., Le Corre L., Hsieh T.J., Metivier R., Escobar P., Caicedo A., Brigitte M., Lazennec G. // Endocr. Relat. Cancer. 2011, V.18, №3, P.311-321[6] Sakurai F., Mizuguchi H., Yamaguchi T., Hayakawa T. // Molecular Therapy 2003, V.8, №5, P.813-821[7] Breidenbach M., Rein D.T., Everts M., Glasgow J.N., Wang M., Passineau M.J. // Gene Therapy. 2005, V.12, №5, P.187-193[8] Korokhov N., Mikheeva G., Krendelshchikov A., Belousova N., Simonenko V., Krendelshchikova V., Pereboev A., Kotov A., Kotova O. // Virology Journal 2003, V.77, №24, P.12931-12940[9] Terao S., Acharya B., Suzuki T., Aoi T., Naoe M., Hamada K., Mizuguchi H., Gotoh A. // Anticancer Res. 2009, V.29, №8, P.2997-3001[10] Hiwasa K., Nagaya H., Terao S., Acharya B., Hamada K., Mizuguchi H., Gotoh A. // Anticancer Res. 2012, V.32, №8, P.3137-3140[11] Hongju W., Han T., Belousova N., Krasnykh V., Kashentseva E., Dmitriev I., Kataram M., Mahasreshti P. J., Curiel D. T. // Virology Journal 2005, V.79, №6, P.3382-3390[12] Vigne E., Mahfouz I., Dedieu J.F., Brie A., Perricaudet M., Yeh P. // Virology Journal 1999, V.73, №6, P.5156-5161[13] Dmitriev I.P., Kashentseva E.A., Curiel D.T. // Virology Journal 2002, V.76, №14, P.6893-6899[14] Vellinga J., Van der Heijdt S., Hoeben R.C. // J Gen Virol. 2005, V.86, №6, P.1581-1588[15] Davison E., Diaz R.M., Hart I.R., Santis G., Marshall J.F. // Virology Journal 1997, V.71, №80, P.6204-6207[16] Iyer S.V., Davis D.L., Seal S.N., Burch J.B. // Mol Cell Biol. 1991, V.11, №10, P.4863-4875[17] Moll J.R., Ruviniv S.B., Pastan I., Vinson C. // Protein Science. 2001, V.10, P.649-655[18] Glasgow J.N., Mikheeva G., Krasnykh V., Curiel D.T. // PLoS One. 2009, V.4, №12, P.8355[19] Tillib S.V. // Molecular biology. 2011, V.45, P.77-85[20] Tillib S., Ivanova T.I., Vasilev L.A., Rutovskaya M.V., Saakyan S.A., Gribova I.Y., Tutykhina I.L., Sedova E.S., Lysenko A.A., Shmarov M.M., Logunov D.Y., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L. // Antiviral Research. 2013, V.97, P.245-254[21] Gribova I.Y., Tillib S.V., Tutykhina I.L., Shmarov M.M., Logunov D.Y., Verkhovskaia L.V., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L. // Acta Naturae. 2011, V.3, P.66-72[22] Tutykhina I., Sedova E., Gribova I., Ivanova T.I., Vasilev L.A., Rutovskaya M.V., Lysenko A., Shmarov M., Logunov D., Naroditsky B., Tillib S., Gintsburg A. // Antiviral Research. 2013, V.97, P.717-720[23] Shmarov M.M., Cherenova L.V., Shashkova E.V., Logunov D.U., Verkhovskaia L.V., Kapitonov A.V., Neugodova G.L., Doronin K.K., Naroditski B.S. // Mol. Gen. Mikrobiol. Virusol. 2002, V.2, P.30-35[24] Hamers-Casterman C., Atarhouch T., Muyldermans S. // Nature 1993, V.363, P.446-448[25] Nguyen V.K., Desmyter A., Muyldermans S. // Adv. Immunol. 2001, V.79, P.261-296[26] Saerens D., Kinne J., Bosmans E., Wernery U., Muyldermans S., Conrath K. J. // Biol Chem. 2004, V.279, P.51965-51972[27] Rothbauer U., Zolghadr K., Tillib S. // Nature Methods. 2006, V.3, P.887-889[28] Tillib S., Ivanova T.I., Vasilev L.A. // Acta Naturae. 2010, V.2(3), P.100-108[29] Ghosh-Choudhury G., Haj-Ahmad Y., Graham F.L. // EMBO J. 1987, V.6, №6, P.1733-1739[30] Vellinga J., Rabelink M.J., Cramer S.J., van den Wollenberg D.J., Van der Meulen H., Leppard K.N., Fallaux F.J., Hoeben R.C. // Virology Journal 2004, V.78, №7, P.3470-3479[31] Boulanger P., Lemay P., Blair G.E., Russell W.C. // J. Gen. Virol. 1979, V.44, №3, P.783-800[32] Mathis J.M., Bhatia S., Khandelwal A., Kovesdi I., Lokitz S.J., Odaka Y., Takalkar A.M., Terry T., Curiel D.T. // PLoS One. 2011, V.6, №2, P.16792[33] Campos S.K., Parrott M.B., Barry M.A. // Molecular Therapy 2004, V.9, №6, P.942-954[34] Tang Y., Le L.P., Matthews Q.L., Han T., Wu H., Curiel D.T. // Virology 2008, V.377, №2, P.391-400[35] Davison E., Kirby I., Whitehouse J., Hart I., Marshall J.F., Santis G. // J Gene Med. 2001, V.3, №6, P.550-559[36] Simpson H.D., Barras F. // Journal of Bacteriology 1999, V.181, №15, P.4611-4616