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ACS nano2011Jul26Vol.5issue(7)

バクテリオファージMS2ウイルス様粒子による多様なカルゴの細胞特異的送達

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, N.I.H., Extramural
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
  • Research Support, U.S. Gov't, Non-P.H.S.
概要
Abstract

バクテリオファージMS2のウイルス様粒子(VLP)には、治療剤およびイメージング剤の標的送達に使用するのに適したものになる多数の特徴があります。MS2 VLPは、in vivoまたはin vitro合成技術を使用して大量に迅速に生成できます。それらのカプシドは、遺伝的挿入または化学的抱合を介して正確な場所で変更でき、ターゲティングリガンドの多価表示を促進します。MS2 VLPは、siRNAおよびRNA修飾カーゴを特異的にカプシス化するために、核酸の存在下でも自己組織化されます。ここでは、MS2 VLPを使用して、ナノ粒子、化学療法薬、siRNAカクテル、およびタンパク質毒素をヒト肝細胞癌(HCC)に選択的に供給することを報告します。HCCに結合するペプチド(SP94)で修飾されたMS2 VLPSは、肝細胞、内皮細胞、単球、またはリンパ球よりもHCCの10(4)倍高いアビディティを示し、HCC細胞のシトゾルに高濃度のカプシス化されたカーゴを供給することができます。ドキソルビシン、シスプラチン、および5-フルオロウラシルをロードしたSP94ターゲットVLPSは、薬物濃度<1 nmでHCC細胞株Hep3Bを選択的に殺しますが、siRNAカクテルをカプセル化するSP94を標的としたVLPは、サイクインファミリーの発現を沈黙させるsiRNAカクテルを沈黙させます。siRNA濃度でのHEP3Bの成長停止とアポトーシス<150 pm。印象的に、リシン毒素A鎖(RTA)を搭載し、sp94標的ペプチドとエンドソームエスケープを促進するヒスチジンが豊富なフソジェン性ペプチド(H5WYG)を調整するために修飾し、RTAでHEP3B細胞のHEP3B細胞の実質的な集団を採用するように修正すると、MS2 VLPS対照細胞の生存率に影響を与えることなく、100 FMの濃度。我々の結果は、MS2 VLPSが多価ペプチド表示の耐性と、さまざまな化学的に異なる炭素を特異的にカプセル化する能力のために、in vitroで癌の選択的細胞毒性を誘導し、VLPベースの送達システムの特性の有意な改善を表すことを示しています。

バクテリオファージMS2のウイルス様粒子(VLP)には、治療剤およびイメージング剤の標的送達に使用するのに適したものになる多数の特徴があります。MS2 VLPは、in vivoまたはin vitro合成技術を使用して大量に迅速に生成できます。それらのカプシドは、遺伝的挿入または化学的抱合を介して正確な場所で変更でき、ターゲティングリガンドの多価表示を促進します。MS2 VLPは、siRNAおよびRNA修飾カーゴを特異的にカプシス化するために、核酸の存在下でも自己組織化されます。ここでは、MS2 VLPを使用して、ナノ粒子、化学療法薬、siRNAカクテル、およびタンパク質毒素をヒト肝細胞癌(HCC)に選択的に供給することを報告します。HCCに結合するペプチド(SP94)で修飾されたMS2 VLPSは、肝細胞、内皮細胞、単球、またはリンパ球よりもHCCの10(4)倍高いアビディティを示し、HCC細胞のシトゾルに高濃度のカプシス化されたカーゴを供給することができます。ドキソルビシン、シスプラチン、および5-フルオロウラシルをロードしたSP94ターゲットVLPSは、薬物濃度<1 nmでHCC細胞株Hep3Bを選択的に殺しますが、siRNAカクテルをカプセル化するSP94を標的としたVLPは、サイクインファミリーの発現を沈黙させるsiRNAカクテルを沈黙させます。siRNA濃度でのHEP3Bの成長停止とアポトーシス<150 pm。印象的に、リシン毒素A鎖(RTA)を搭載し、sp94標的ペプチドとエンドソームエスケープを促進するヒスチジンが豊富なフソジェン性ペプチド(H5WYG)を調整するために修飾し、RTAでHEP3B細胞のHEP3B細胞の実質的な集団を採用するように修正すると、MS2 VLPS対照細胞の生存率に影響を与えることなく、100 FMの濃度。我々の結果は、MS2 VLPSが多価ペプチド表示の耐性と、さまざまな化学的に異なる炭素を特異的にカプセル化する能力のために、in vitroで癌の選択的細胞毒性を誘導し、VLPベースの送達システムの特性の有意な改善を表すことを示しています。

Virus-like particles (VLPs) of bacteriophage MS2 possess numerous features that make them well-suited for use in targeted delivery of therapeutic and imaging agents. MS2 VLPs can be rapidly produced in large quantities using in vivo or in vitro synthesis techniques. Their capsids can be modified in precise locations via genetic insertion or chemical conjugation, facilitating the multivalent display of targeting ligands. MS2 VLPs also self-assemble in the presence of nucleic acids to specifically encapsidate siRNA and RNA-modified cargos. Here we report the use of MS2 VLPs to selectively deliver nanoparticles, chemotherapeutic drugs, siRNA cocktails, and protein toxins to human hepatocellular carcinoma (HCC). MS2 VLPs modified with a peptide (SP94) that binds HCC exhibit a 10(4)-fold higher avidity for HCC than for hepatocytes, endothelial cells, monocytes, or lymphocytes and can deliver high concentrations of encapsidated cargo to the cytosol of HCC cells. SP94-targeted VLPs loaded with doxorubicin, cisplatin, and 5-fluorouracil selectively kill the HCC cell line, Hep3B, at drug concentrations <1 nM, while SP94-targeted VLPs that encapsidate a siRNA cocktail, which silences expression of cyclin family members, induce growth arrest and apoptosis of Hep3B at siRNA concentrations <150 pM. Impressively, MS2 VLPs, when loaded with ricin toxin A-chain (RTA) and modified to codisplay the SP94 targeting peptide and a histidine-rich fusogenic peptide (H5WYG) that promotes endosomal escape, kill virtually the entire population of Hep3B cells at an RTA concentration of 100 fM without affecting the viability of control cells. Our results demonstrate that MS2 VLPs, because of their tolerance of multivalent peptide display and their ability to specifically encapsidate a variety of chemically disparate cargos, induce selective cytotoxicity of cancer in vitro and represent a significant improvement in the characteristics of VLP-based delivery systems.

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