エンドソーム破壊のGAL8視覚化は、キャリアを介した生物学的薬物細胞内生物学的利用能を予測する

エンドリソソームの閉じ込めは、細胞内に作用する生物学的薬物の治療的使用に対する重要な障壁の1つです。前向きナノスケールエンドソーム減衰送達技術のスクリーニングは、現在、間接的で扱いにくい方法によって制限されています。ここでは、ガレクチン8（GAL8）細胞内追跡を、in vitroハイスループットスクリーニングとin vivo検証を通じて、直接的、定量的、および治療的貨物内生物活性を予測する優れたアプローチとして統計的に検証します。GAL8は細胞質分散したタンパク質であり、エンドソームが破壊されると、エンドソーム膜の内面に選択的に位置するグリコシル化部分に結合することにより再分配されます。GAL8蛍光融合タンパク質のサイトゾルからエンドソームへの定量的再分布は、キャリアまたは生物学的薬物の標識または修飾を必要としないエンドソーム完全性のリアルタイムのライブセル評価として実証されています。密接に関連している、エンドソーム破壊的な薬物キャリア。さまざまな用量での2つのsiRNAポリマーキャリア組成の2つのファミリーをスクリーニングすることにより、GAL8エンドソームの動員が細胞内siRNAの生物活性と強く相関することを示します。この画面を通して、組成と分子量がポリ[（エチレングリコール）のエンドソーム破壊活性にどのように影響するかについての洞察を集めました。DMAEMA- CO-BMA）] siRNA送達システム。追加の研究により、GAL8の動員は、ライソスタッカーの共局在（r = 0.35、有意ではない）、pH依存性溶血（有意ではない）、または細胞の取り込み（r = 0.73およびp <10-3）などの現在の標準的な方法よりも細胞内生物活性を予測することが示されました。。重要なことに、GAL8リクルートメント法は、自動化された画像取得と定量的画像解析を使用した完全に客観的なハイスループットスクリーニングにも適しています。最後に、腫瘍内の著しい細胞質送達とsiRNAの生物活性を生成することが確認されたナノキャリア定式化のGAL8視覚（P <0.03）に基づくin vivoエンドソーム破壊の測定値も提供します（p <0.02）。要するに、このレポートは、細胞内送達技術のエンドソーム破壊効力の迅速な最適化とハイスループットスクリーニングのためのGAL8細胞追跡の有用性を確立しています。

Endolysosome entrapment is one of the key barriers to the therapeutic use of biologic drugs that act intracellularly. The screening of prospective nanoscale endosome-disrupting delivery technologies is currently limited by methods that are indirect and cumbersome. Here, we statistically validate Galectin 8 (Gal8) intracellular tracking as a superior approach that is direct, quantitative, and predictive of therapeutic cargo intracellular bioactivity through in vitro high-throughput screening and in vivo validation. Gal8 is a cytosolically dispersed protein that, when endosomes are disrupted, redistributes by binding to glycosylation moieties selectively located on the inner face of endosomal membranes. The quantitative redistribution of a Gal8 fluorescent fusion protein from the cytosol into endosomes is demonstrated as a real-time, live-cell assessment of endosomal integrity that does not require labeling or modification of either the carrier or the biologic drug and that allows quantitative distinction between closely related, endosome-disruptive drug carriers. Through screening two families of siRNA polymeric carrier compositions at varying dosages, we show that Gal8 endosomal recruitment correlates strongly ( r = 0.95 and p < 10-4) with intracellular siRNA bioactivity. Through this screen, we gathered insights into how composition and molecular weight affect endosome disruption activity of poly[(ethylene glycol)- b-[(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)- co-(butyl methacrylate)]] [PEG-(DMAEMA- co-BMA)] siRNA delivery systems. Additional studies showed that Gal8 recruitment predicts intracellular bioactivity better than current standard methods such as Lysotracker colocalization ( r = 0.35, not significant), pH-dependent hemolysis (not significant), or cellular uptake ( r = 0.73 and p < 10-3). Importantly, the Gal8 recruitment method is also amenable to fully objective high-throughput screening using automated image acquisition and quantitative image analysis, with a robust estimated Z' of 0.6 (whereas assays with Z' > 0 have high-throughput screening utility). Finally, we also provide measurements of in vivo endosomal disruption based on Gal8 visualization ( p < 0.03) of a nanocarrier formulation confirmed to produce significant cytosolic delivery and bioactivity of siRNA within tumors ( p < 0.02). In sum, this report establishes the utility of Gal8 subcellular tracking for the rapid optimization and high-throughput screening of the endosome disruption potency of intracellular delivery technologies.