Transportní nano-nosiče pro biologicky aktivní látky

Mgr. Marie Kudličková Pešková, Ph.D.

Doctoral thesis

Transport nanovehicles for biologically active substances

Anotácia:

Systémové dodávání léčiv, specificky protirakovinných sloučenin, je zásadním problémem při léčbě nádorů a je asociováno s mnoha nežádoucími vedlejšími účinky souvisejícími s celkovou toxicitou těchto sloučenin. V posledních letech dochází k vývoji mnoha experimentálních přístupů, zahrnující transgenní doručování umožňujících expresi sebevražedných genů, modulačních RNA atd. Avšak současnou tendencí je vyhnout se transgenním technologiím v důsledku selhání klinických studií genové terapie v 80. letech. Bohužel, cílené doručení modulačních proteinů, malých interferujících RNA (siRNA), mikroRNA (miRNA) se vymykají systémovému podání. Tyto problémy podpořily vývoj cílených přístupů, které vedly k experimentálním návrhům různých transportních nosičů, které mohou být selektivně směřovány k nádorové tkáni. Naším cílem bylo vyhodnotit několik způsobů doručovacích nosičů pro nízkomolekulární a makromolekulární látky. V rámci toho cíle jsme zkoumali použitelnost různých virům podobných částic (VLP) založených na viru lidské imunodeficience (HIV) a viru Ebola (EBOV) pro intracelulární dodání proteinů. Výsledky ukazují, že VLP na bázi EBOV jsou schopné účinného buněčného dodání reportérového proteinu včetně proteinů s intaktní enzymatickou aktivitou. Druhým studovaným modelem je feritin, přirozeně se vyskytující sférický protein s velkou vnitřní dutinou, kterou lze použít k enkapsulaci různých nízkomolekulárních látek. Bylo hodnoceno několik různých feritinů na jejich schopnost enkapsulovat nízkomolekulární reportér, protirakovinová léčiva a metalická pro-léčiva. Genetické inženýrství proteinové dutiny rozšířilo možnosti sloučenin, které mohou být enkapsulovány směrem k malým RNA. Třetí oblast zájmu souvisí s vývojem bioorthogonální aktivace proléčiv.

Abstract:

Systemic drug delivery, specifically of anticancer compounds, is a crucial issue for the tumour treatment and is associated with many unwanted side effects related to overall toxicity of these compounds. Recent years are marked by the development of many experimental approaches include transgene delivery allowing expression of suicide genes, modulatory RNAs etc. Unfortunately, the current tendency is to avoid transgene technologies due to failure of gene therapy clinical trials in 80ies. Nevertheless, targeted delivery of modulatory proteins, small interfering RNA (siRNA), microRNAs (miRNAs) spurn systemic delivery. These issues fuelled the development of targeting approaches that led to the experimental designs of various transport vehicles, which can be selectively directed toward tumour tissue. Our aim was to evaluate several means of delivery vehicles for low and macromolecular substances. Toward this goal we have explored utility of various virus like particles (VLP) based on Human Immunodeficiency Virus (HIV) and Ebola virus (EBOV) toward intracellular delivery of proteins. The results show that EBOV-based VLPs are capable of effective cellular delivery of reporter protein including proteins with intact enzymatic activity. The second studied model vehicle is ferritin, a naturally occurring spherical protein with large internal cavity that can be used to encapsulate various low molecular substances. Several different ferritins were evaluated for their ability to encapsulate low molecular weight reporter, anticancer drugs, and metallodrugs. Genetic engineering of the protein cavity extended the range of compounds that can be effectively encapsulated toward small RNAs. The third area of interest is related to the development of biorthogonal prodrug activation.

Keywords

VLP, Ferritin, transportní nanonosiče, enkapsulace, bioorthogonální terapie, protinádorová léčiva, buněčný příjem

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 5. 3. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 6. 2020
• Vedúci: Mgr. Vladimír Pekařík, Dr.
• Oponent: doc. RNDr. Michal Masařík, Ph.D., doc. PharmDr. Jana Rudá, Ph.D., doc. RNDr. Ondřej Zítka, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / odbor:
Neurosciences / Neursciences