Η γονιδιακή θεραπεία έχει αναπτυχθεί με ταχύτατους ρυθμούς τις τελευταίες δεκαετίες λόγω των τεράστιων θεραπευτικών δυνατοτήτων της για τη καταπολέμηση πολλών γενετικών ασθενειών με την εισαγωγή και έκφραση νέων γονιδίων στα κύτταρα-στόχους. Ωστόσο, η απευθείας χορήγηση θεραπευτικών γονιδίων in vivo είναι μη ρεαλιστική και γεμάτη προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της αποικοδόμησης των γονιδίων από νουκλεάσες του πλάσματος, τη μη εξειδίκευση προς τα κύτταρα-στόχους, καθώς και την αδυναμία των αρνητικά φορτισμένων γονιδίων να εισέλθουν σε αρνητικά φορτισμένες κυτταρικές μεμβράνες. Εξαιτίας των παραπάνω, επιτακτική ήταν η ανάγκη για το σχεδιασμό ασφαλών και αποτελεσματικών συστημάτων μεταφοράς γενετικού υλικού.
Τα κατιοντικά πολυμερή έχουν μελετηθεί εκτενώς ως προς την ικανότητα δράσης τους ως φορείς γενετικού υλικού. Αυτό κατά κύριο λόγο οφείλεται στη καλή σύνδεση του γενετικού υλικού πάνω σε αυτά, στη σταθερότητα τους σε βιολογικά μέσα και στο μεγάλο πλήθος τροποποιήσεων που μπορούν να συμβούν στη δομή τους. Ένα από τα πιο δημοφιλή κατιοντικά πολυμερή που έχουν μελετηθεί για συμμετοχή σε εφαρμογές γονιδιακής θεραπείας είναι η χιτοζάνη. Οι μοναδικές ιδιότητες που παρουσιάζει (για παράδειγμα η χαμηλή, τοξικότητα και η εξαιρετική βιοσυμβατότητα) την καθιστούν κατάλληλη για τη μεταφορά dna. Παρά τις εξαιρετικές ιδιότητες που διαθέτει, η χρήση της περιορίζεται σε συγκεκριμένες εφαρμογές λόγω της μη ικανοποιητικής διαλυτότητας της σε υδατικά διαλύματα.
Στη παρούσα ερευνητική εργασία πραγματοποιήθηκε η σύνθεση υδρόφιλων τυχαίων εμβολιασμένων συμπολυμερών χιτοζάνης - μεθακρυλικού μεθυλαιθέρα της ολιγοαιθυλενογλυκόλης (chitosan- g - oligo(Ethylene Glycol) Methyl Ether Methacrylate) μέσω αντίδρασης προσθήκης Michael. Τα συμπολυμερή στη συνέχεια μελετήθηκαν μοριακά μέσω της φασματοσκοπίας πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού ( 1H – NMR) και με τη φασματοσκοπία υπερύθρου (IR). Έπειτα τα κατιοντικά συμπολυμερή συμπλέχθηκαν με μόρια dna και τα σύμπλοκα που προέκυψαν μελετήθηκαν ως προς τη σταθερότητα τους στο υδατικό διάλυμα ,σε μίγμα fbs-pbs και ως προς την απόκριση τους σε μεταβολές στην ιοντική ισχύ. Οι μετρήσεις πάρθηκαν με τις τεχνικές δυναμικής και ηλεκτροφορετικής σκέδασης φωτός (DLS, ELS). Τέλος εξετάστηκε η ικανότητα σύμπλεξης των συμπολυμερών με μόρια DNA, κάνοντας χρήση του πρωτοκόλλου απόσβεσης του βρωμιούχου αιθιδίου (EtBr).
(EL)
Gene therapy has developed rapidly in recent decades due to its enormous therapeutic potential to combat many genetic diseases by introducing and expressing new genes in target cells. However, direct delivery of therapeutic genes in vivo is unrealistic and filled with challenges, including degradation of genes by plasma nucleases, non-specificity to target cells, and the inability of negatively charged genes to enter negatively charged cell membranes. Because of these factors, there was an urgent need to design safe and efficient systems for the transfer of genetic material.
Cationic polymers have been extensively studied for their ability to act as carriers of genetic material. This is primarily due to the good binding of genetic material on them, their stability in biological media and the large number of modifications that can occur in their structure.
One of the most popular cationic polymers that have been studied for involvement in gene therapy applications is chitosan. Its unique properties (for example, low, toxicity and excellent biocompatibility) make it suitable for dna transfer. Despite its excellent properties, its use is limited to specific applications due to its unsatisfactory solubility in aqueous solutions.
In the present research work, the synthesis of hydrophilic random grafted chitosan-g-oligo(Ethylene Glycol) Methyl Ether Methacrylate copolymers was carried out via Michael addition reaction. The copolymers were then studied molecularly by nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H - NMR) and infrared (IR) spectroscopy. The cationic copolymers were then complexed with dna molecules and the resulting complexes were studied for their stability in aqueous solution, in fbs-pbs mixture and for their response to changes in ionic strength. The measures were taken by dynamic and electrophoretic light scattering techniques (DLS, ELS). Finally, the ability to complex the copolymers with DNA molecules was examined by using the ethidium bromide (EtBr) quenching protocol.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
