journal article·2020Open access

Polyornithine-based polyplexes to boost effective gene silencing in CNS disorders

I. Conejos-Sánchez, E. Gallon, A. Niño-Pariente, J. A. Smith, A. G. De la Fuente, L. Di Canio, S. Pluchino, R. J. M. Franklin, M. J. Vicent

Nanoscale· Volume 12· Issue 11

Abstract

Gene silencing therapies have successfully suppressed the translation of target proteins, a strategy that holds great promise for the treatment of central nervous system (CNS) disorders. Advances in the current knowledge on multimolecular delivery vehicles are concentrated on overcoming the difficulties in delivery of small interfering (si)RNA to target tissues, which include anatomical accessibility, slow diffusion, safety concerns, and the requirement for specific cell uptake within the unique environment of the CNS. The present work addressed these challenges through the implementation of polyornithine derivatives in the construction of polyplexes used as non-viral siRNA delivery vectors. Physicochemical and biological characterization revealed biodegradability and biocompatibility of our polyornithine-based system and the ability to silence gene expression in primary oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) effectively. In summary, the well-defined properties and neurological compatibility of this polypeptide-based platform highlight its potential utility in the treatment of CNS disorders.
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Research context

OpenAlex topics: RNA Interference and Gene Delivery · Advanced biosensing and bioanalysis techniques · DNA and Nucleic Acid Chemistry

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Centro de Investigación Príncipe Felipe. Polymer Therapeutics Laboratory

46012 Valencia

Spain

Dept. Clinical Neurosciences and NIHR Biomedical Research Centre

Clifford Allbutt Building-Cambridge Biosciences Campus

University of Cambridge

UK

Cambridge Innovation Technologies Consulting (CITC) Limited

Wellcome-Medical Research Council Cambridge Stem Cell Institute

Funding

Ministerio de Ciencia e Innovación · Generalitat Valenciana · European Regional Development Fund

References (91)

Show source-provided references
1. Lee · Adv. Drug Delivery Rev. · 2016 · 104 · 7810.1016/j.addr.2015.10.009 ↗
2. Adams · N. Engl. J. Med. · 2018 · 379 · 1110.1056/NEJMoa1716153 ↗
3. Huang · Mol. Ther.–Nucleic Acids · 2017 · 6 · 11610.1016/j.omtn.2016.12.003 ↗
4. https://www.alnylam.com/alnylam-rnai-pipeline/clinical-trials/
5. http://investors.alnylam.com/news-releases/news-release-details/alnylam-submits-marketing-authorization-application-european
6. Kanasty · Nat. Mater. · 2013 · 12 · 96710.1038/nmat3765 ↗
7. Nikam · Nucleic Acid Ther. · 2018 · 28 · 20910.1089/nat.2017.0715 ↗
8. Chakraborty · Mol. Ther.–Nucleic Acids · 2017 · 8 · 13210.1016/j.omtn.2017.06.005 ↗
9. Foldvari · J. Controlled Release · 2016 · 240 · 16510.1016/j.jconrel.2015.12.012 ↗
10. Zheng · Trends Biotechnol. · 2018 · 36 · 56210.1016/j.tibtech.2018.01.006 ↗
11. Yin · Nat. Rev. Genet. · 2014 · 15 · 54110.1038/nrg3763 ↗
12. Gao · J. Controlled Release · 2016 · 243 · 35710.1016/j.jconrel.2016.10.027 ↗
13. Zahir-Jouzdani · J. Drug Delivery Sci. Technol. · 2018 · 45 · 42810.1016/j.jddst.2018.04.001 ↗
14. Xiang · Drug Discovery Today · 2017 · 22 · 131810.1016/j.drudis.2017.04.001 ↗
15. Oupick · Biol. Med. · 2016 · 12 · 449
16. Duncan · Nat. Rev. Drug Discovery · 2003 · 2 · 34710.1038/nrd1088 ↗
17. Rodriguez-Otormin · Wiley Interdiscip. Rev.: Nanomed. Nanobiotechnol. · 2019 · 11 · e1532
18. Jeyapalan · Am. J. Clin. Oncol. · 2014 · 37 · 44410.1097/COC.0b013e31827de92b ↗
19. Langer · J. Thorac. Oncol. · 2008 · 3 · 62310.1097/JTO.0b013e3181753b4b ↗
20. Nishikawa · Gene Ther. · 2000 · 7 · 54810.1038/sj.gt.3301140 ↗
21. Pouton · J. Controlled Release · 1998 · 53 · 28910.1016/S0168-3659(98)00015-7 ↗
22. Lu · Gene Ther. · 2003 · 10 · 13110.1038/sj.gt.3301874 ↗
23. Ramsay · Int. J. Pharm. · 2000 · 210 · 9710.1016/S0378-5173(00)00571-8 ↗
24. Chamarthy · Mol. Immunol. · 2003 · 40 · 48310.1016/j.molimm.2003.08.001 ↗
25. Christian · Eur. J. Pharm. Biopharm. · 2009 · 71 · 46310.1016/j.ejpb.2008.09.025 ↗
26. Sung · Biochim. Biophys. Acta · 2006 · 1758 · 35510.1016/j.bbamem.2005.11.016 ↗
27. Mahairaki · Tissue Eng., Part A · 2011 · 17 · 85510.1089/ten.tea.2010.0377 ↗
28. Ge · Sci. Rep. · 2015 · 5 · 1553510.1038/srep15535 ↗
29. Centeno · Mol. Neurodegener. · 2018 · 13 · 2710.1186/s13024-018-0258-4 ↗
30. Darrabie · Biomaterials · 2005 · 26 · 684610.1016/j.biomaterials.2005.05.009 ↗
31. Margus · Mol. Ther. · 2012 · 20 · 52510.1038/mt.2011.284 ↗
32. Wingerchuk · Mayo Clin. Proc. · 2014 · 89 · 22510.1016/j.mayocp.2013.11.002 ↗
33. Mi · Nat. Med. · 2011 · 17 · 81610.1038/nm.2373 ↗
34. Kunishima · Tetrahedron · 1999 · 55 · 1315910.1016/S0040-4020(99)00809-1 ↗
35. Kaminski · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1691210.1021/ja054260y ↗
36. van der Vlies · Bioconjugate Chem. · 2010 · 21 · 65310.1021/bc9004443 ↗
37. Barz · Polym. Chem. · 2013 · 4 · 298910.1039/c3py00189j ↗
38. Tu · Angew. Chem., Int. Ed. Engl. · 2011 · 50 · 660110.1002/anie.201100620 ↗
39. Tsou · Org. Lett. · 2006 · 8 · 38710.1021/ol052542x ↗
40. Merdan · Bioconjugate Chem. · 2003 · 14 · 98910.1021/bc0340767 ↗
41. Neumann · Front. Biosci., Scholar Ed. · 2016 · 8 · 29
42. Livak · Methods · 2001 · 25 · 40210.1006/meth.2001.1262 ↗
43. Zagorodko · Macromol. Biosci. · 2017 · 17 · 160031610.1002/mabi.201600316 ↗
44. Nino-Pariente · Curr. Pharm. Des. · 2016 · 22 · 127410.2174/1381612822666151216152143 ↗
45. Duro-Castano · Polymers · 2014 · 6 · 51510.3390/polym6020515 ↗
46. Durand · Biochemistry · 1975 · 14 · 56310.1021/bi00674a016 ↗
47. Helene · FEBS Lett. · 1972 · 26 · 610.1016/0014-5793(72)80529-5 ↗
48. Kostjukov · Biopolymers · 2009 · 91 · 77310.1002/bip.21227 ↗
49. Gambari · Biochem. Pharmacol. · 1994 · 47 · 59910.1016/0006-2952(94)90121-X ↗
50. Yu · Polymers · 2017 · 9 · 36210.3390/polym9080362 ↗
51. Schäfer · Chem. – Eur. J. · 2018 · 24 · 1213110.1002/chem.201800681 ↗
52. Uchida · Mol. Ther. · 2012 · 20 · 119610.1038/mt.2012.20 ↗
53. Curtis · Wiley Interdiscip. Rev.: Nanomed. Nanobiotechnol. · 2017 · 9 · e1422
54. Joralemon · Chem. Commun. · 2010 · 46 · 137710.1039/b920570p ↗
55. Nance · Sci. Transl. Med. · 2012 · 4 · 149ra11910.1126/scitranslmed.3003594 ↗
56. Li · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 562710.1021/ja810154u ↗
57. Wang · Polymer · 2010 · 51 · 234510.1016/j.polymer.2010.03.047 ↗
58. Duncan · Biomacromolecules · 2008 · 9 · 114610.1021/bm701073n ↗
59. Huesmann · Macromolecules · 2014 · 47 · 92810.1021/ma5000392 ↗
60. Duro-Castano · Adv. Mater. · 2017 · 29 · 170288810.1002/adma.201702888 ↗
61. Barrett · Int. J. Pharm. · 2014 · 466 · 5810.1016/j.ijpharm.2014.03.011 ↗
62. Barrett · J. Controlled Release · 2014 · 183 · 12410.1016/j.jconrel.2014.03.028 ↗
63. Trop · Biochem. J. · 1970 · 116 · 1910.1042/bj1160019 ↗
64. Ohkawa · Biomaterials · 1998 · 19 · 185510.1016/S0142-9612(98)00091-X ↗
65. Yamamoto · Macromolecules · 1995 · 28 · 670110.1021/ma00124a002 ↗
66. Lundblad · Acta Chem. Scand., Ser. B · 1975 · 29 · 93710.3891/acta.chem.scand.29b-0937 ↗
67. M. Bier , Electrophoresis: Theory, Methods, and Applications , Elsevier Science , 2013
68. Tan · Front. Mol. Neurosci. · 2016 · 910.3389/fnmol.2016.00108 ↗
69. Hörz · Macromolecules · 2015 · 48 · 207410.1021/ma502497x ↗
70. Garbett · Nat. Protoc. · 2007 · 2 · 316610.1038/nprot.2007.475 ↗
71. Kypr · Nucleic Acids Res. · 2009 · 37 · 171310.1093/nar/gkp026 ↗
72. Sprecher · Biopolymers · 1979 · 18 · 100910.1002/bip.1979.360180418 ↗
73. Maestre · Biopolymers · 1971 · 10 · 102110.1002/bip.360100608 ↗
74. Ausar · Methods Mol. Biol. · 2008 · 434 · 55
75. Krivitsky · Nanomedicine · 2018 · 14 · 30310.1016/j.nano.2017.10.012 ↗
76. Han · Biomaterials · 2013 · 34 · 531710.1016/j.biomaterials.2013.03.060 ↗
77. Engelberg · Circulation · 1961 · 23 · 57310.1161/01.CIR.23.4.573 ↗
78. Ferruti · Macromolecules · 2000 · 33 · 779310.1021/ma000378h ↗
79. Nikolaev · Nature · 2009 · 457 · 98110.1038/nature07767 ↗
80. Pan · FEBS Lett. · 1998 · 431 · 35110.1016/S0014-5793(98)00791-1 ↗
81. Huang · Cell Death Dis. · 2013 · 4 · e84110.1038/cddis.2013.378 ↗
82. Wang · J. Mol. Neurosci. · 2015 · 56 · 96610.1007/s12031-015-0562-1 ↗
83. Zhao · J. Exp. Med. · 2001 · 194 · 144110.1084/jem.194.10.1441 ↗
84. Fujikura · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 1395710.1038/ncomms13957 ↗
85. Baror · Glia · 2019 · 67 · 137410.1002/glia.23612 ↗
86. Tewari · Cell · 1995 · 81 · 80110.1016/0092-8674(95)90541-3 ↗
87. Oliver · J. Biol. Chem. · 1998 · 273 · 3353310.1074/jbc.273.50.33533 ↗
88. De La Fuente · Cell Rep. · 2017 · 20 · 175510.1016/j.celrep.2017.08.007 ↗
89. Lourenço · Sci. Rep. · 2016 · 6 · 2156310.1038/srep21563 ↗
90. Louis · J. Neurosci. Res. · 1992 · 31 · 19310.1002/jnr.490310125 ↗
91. Pringproa · Int. J. Dev. Neurosci. · 2008 · 26 · 28310.1016/j.ijdevneu.2008.01.008 ↗