Таблиця 3
ПЛР аналіз розповсюдження в організмі піддослідних тварин гена АРОА1 після введення плазмідної ДНК
| Тварини | Час після введення, доба | Органи | |||||
| Печінка | Легені | Серце | Нирки | Лімфовузли | Стінкааорти | ||
| Щур (n=3) | 6 | + | + | + | + | н/п | н/п |
| Кролик (n=3) | 6 | + | + | + | + | + | + |
| Кролик (n=3) | 85 | + | + | + | + | + | + |
Примітки: + трансген виявлено; –трансген не виявлено; н/п – дослідження не проводили.
Результати аналізу локалізації трансгена invivoпоказали, що частина плазмідної ДНК, яку було введено в печінку, потрапляє з міжклітинною рідиною та лімфою, або через капіляри з венозною кров’ю, у кровообіг, і таким чином, розповсюджується по організму. Але в даному випадку, методом ПЛР, важко визначити, чи потрапляє плазмідна ДНК у клітини тканин інших органів (серце, легені, нирки, лімфовузли), чи виявляється лише плазмідна ДНК, яка знаходиться у крові в капілярах цих органів або у клітинах ендотелію судин. Звичайно, при локальному введенні плазмідної ДНК з катіонними ліпідами спостерігають зберігання переважної кількості трансгена біля місця введення (Eliyahuetal., 2007), що з високою вірогідністю вірно і для комплексів ДНК/ПЕІ. Однак, використаний нами для аналізу локалізації трансгена метод «nested» ПЛР, з метою підвищення чутливості аналізу, не дозволяє робити висновок щодо кількісного розподілу введеної плазміди та відображає лише якісно здатність трансгена потрапляти до певних тканин організму після введення плазміди запропонованим нами методом.
Дослідження синтезу АРОА1 та очікуваного терапевтичного ефекту при повторних введеннях плазміди pTRhCMV-IEapo тваринам. Вивчення ефектів, обумовлених введенням трансгена АРОА1 людини invivo здійснювали на експериментальній моделі атеросклерозу, яку одержували при утримуванні кролів на холестериновій дієті. Відомо, що метаболізм ліпопротеїдів кролів більш подібний до метаболізму людини порівняно з метаболізмом мишей та щурів (Moghadsianetal., 2001). Саме тому кролі з експериментально індукованим атеросклерозом є адекватною моделлю для вивчення ефектів від введення трансгена людини на метаболізм ліпопротеїдів та сприйнятливості до атеросклерозу. При утриманні кролів на холестериновій дієті вже на другий тиждень спостерігається зростання вмісту холестерину у крові піддослідних тварин і надалі таке зростання продовжується щонайменше 4 місяці (Цинциадзе и соавт., 1981). Це призводить до гістологічних та морфологічних змін тканин органів, зокрема: печінки, легенів, нирок, серця, стінок судин та інших. Виходячи з вищезазначеного, у даній роботі аналізували вплив введення у складі комплексів з ПЕІ трансгена АРОА1 людинина вміст тотального холестерину у плазмі крові, морфологію тканин печінки, серця та стінки аорти у кролів з експериментально індукованим атерослерозом.
Досліди проводили на кролях, які були поділенні на дві групи: тваринам першої групи (n=4) тричі вводили плазміду pTRhCMV-IEapo, дотримуючись проміжку один місяць між ін’єкціями; другій, контрольній, групі (n=4) вводили плазміду pTR, що не містить цільовий ген за такою ж схемою. Після першого введення плазмідної ДНК всіх кролів утримували на холестериновій дієті. На шосту добу після кожного введення препарату плазмідної ДНК у тварин відбирали кров для аналізу наявності АРОА1 людини. Одночасно визначали концентрацію тотального холестерину у плазмі крові тварин.
Для імунохімічного визначення вмісту АРОА1 людини у плазмі крові піддослідних кролів досліджували специфічність комерційних моноклональних та поліклональних антитіл проти АРОА1 людини та оптимізували метод Вестерн-блот аналізу.
З використанням методу Вестерн-блот аналізу на шосту добу після першої ін’єкції препарату ДНК/ПЕІ в плазмі крові трьох тварин першої групи було виявлено АРОА1 людини, в той час, як у плазмі тварин контрольної групи він не визначався (рис. 6). Порівняння рівнів експресії трансгена показало, що концентрація АРОА1 людини в плазмі крові відрізнялась від тварини до тварини і становила від ~ 1,6 мкг/мл до ~ 20,2 мкг/мл.
Аналіз зростання рівня тотального холестерину у плазмі крові тварин виявив достовірні розбіжності між контрольною та піддослідною групами тварин (табл. 4, рис. 7).
Таблиця 4
Зростання рівня холестерину у кролів, яким вводили плазміди, %
| Тварини | Відбір проби | ||||
| До введення плазмід | Після 1 введення | Після 2 введення | Після 3 введення | При забої тварин | |
| Із введеною плазмідою pTRhCMV-IEapo | 100 | 147 | 112 | 357 | 597 |
| 100 | 299 | 331 | 192 | 235 | |
| 100 | 190 | 130 | 100 | 751 | |
| 100 | 115 | 82 | 262 | 276 | |
| Із введеною плазмідою pTR | 100 | 498 | 511 | 678 | 729 |
| 100 | 400 | 413 | 451 | 617 | |
| 100 | 193 | 209 | 312 | 369 | |
| 100 | 398 | 450 | 859 | 703 | |
Попередні результати морфологічного дослідження тканин кролів контрольної групи виявило потовщення інтими у ділянці дуги аорти, а у тканинах печінки − інфільтрацію ліпідами різного ступеня в центральних та периферійних зонах органа. У той же час аналіз тканин кролів, яким водили плазміду pTRhCMV-IEapo, не виявив атеросклеротичних змін аорти та печінки тварин (рис. 8).
ВИСНОВКИ
У результаті виконання дисертаційної роботи досліджено експресію трансгена АРОА1 людини, розміщеного у векторах експресії під регуляцією різних промоторів, у клітинах ссавців invitro; вивчено тривалість збереження, локалізацію та експресію трансгена invivo, що був введений ін’єкцією у паренхіму печінки тварин у складі комплексу плазміди pTRhCMV-IEapoз ПЕІ.
1. Вперше сконструйовано серію рекомбінантних плазмід, які містять повнорозмірний варіант гена АРОА1 людини під транскрипційним контролем промоторів hCMV-ІA та CAG:pTRhCMV-IAapo, pTRCAGapo, які, здатні забезпечити високий рівень експресії трансгена в клітинах ссавців.
2. У транзиторній системі експресії для трансфікованих плазмідами pTRhCMV-IEapo та pTRhCMV-IAapoклітин СНО-К1 показано синтез АРОА1 людини на рівні ~ 0,4 нг/мл і ~ 3 нг білка/мл середовища, відповідно.
3. На культурах стабільних трансформантів СНО-К1 підтверджено, що гібридні промотори hCMV-ІA та CAG забезпечують вищий рівень експресії АРОА1 людини порівняно з промотором hCMV-ІЕ.
4. Експериментально показано можливість підвищення рівня експресії трансгенів, які є повнорозмірними геномними варіантами, введенням до складу елементів регуляції транскрипції послідовності інтрону.
5. Продемонстровано, що трансген, введений в організм піддослідних тварин ін'єкцією у паренхіму печінки у складі комплексів плазміди з розгалуженим поліетиленіміном, може потрапляти крім печінки до тканин інших органів, зокрема: легенів, серця, нирок, лімфовузлів та клітин стінки аорти.
6. Встановлено збереження трансгена у клітинах печінки щурів та кролів щонайменше 25 діб та 85 діб у разі введення цільової ДНК ін'єкцією у паренхіму печінки у комплексі з поліетиленіміном.
7. На 6-ту добу після трансфекції плазмідою pTRhCMV-IEapo показано накопичення АРОА1 людини на рівні 1,6-20 мкг/мл у плазмі крові кролів.
ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Гільчук Ю. М., Сухорада О. М., Рубан Т. А., Іродов Д. М., Топорова О. К., Кордюм В. А. Вивчення транзиторної експресії гена АРОА1 людини під регуляцією різних гібридних послідовностей в клітинах СНО-К1 // Біополімери і клітина. – 2006. – Т. 22, № 3. – С. 210–217. Особистий внесок здобувача – конструювання рекомбінантних плазмід; визначення рівня синтезу АРОА1 людини клітинами СНО-К1, трансфікованими препаратами ДНК/ПЕІ; ПЛР аналіз трансгена.
2. Гільчук Ю. М., Іродов Д. М., Старокадомський П. Л., Пішель І. М., Топорова О. К., Новікова С. М., Кордюм В. А. Розповсюдження по органам та експресія гена АРОА1 людини у складі введеної плазмідної ДНК in vivo // Біополімери і клітина. – 2006. – Т. 22, № 6. – С. 439 – 445. Особистий внесок здобувача – оптимізація умов проведення ПЛР аналізу гена АРОА1 людини в ДНК трансфікованих клітин кролів та свиней; виділення РНК із зразків печінки кролів; ПЛР аналіз ДНК тканин піддослідних тварин; тестування специфічності зв’язування моноклональних та поліклональних антитіл до АРОА1 людини у плазмі крові різних тварин методом Вестерн-блот аналізу; детекція АРОА1 людини в плазмі крові піддослідних кролів.
3. Гільчук Ю. М., Сухорада О. М., Рубан Т. А., Іродов Д. М., Топорова О. К., Кордюм В. А. Експресія гена аполіпопротеїна А-1 людини під контролем різних регуляторних послідовностей стабільними трансформантами СНО-К1 // Доповіді академії наук України. – 2007. – Т. 23, № 4. – С. 169–172.Особистий внесок здобувача – конструювання рекомбінантних плазмід; дослідження методами ELISA та Вестерн-блот аналізу культуральних середовищ клітин СНО-К1, трансфікованих препаратом ДНК/ПЕІ; проведення ПЛР аналізу ДНК тварин.
4. Гільчук Ю. М., Топорова О. К., Новікова С. М., Кордюм В. А. Вплив введення трансгена аполіпопротеїну А-1 людини на рівень холестерину та морфологію тканин у кролів, які утримувалися на холестериновій дієті // Біополімери і клітина. – 2008. – Т. 24, № 1. – С. 78–81.Особистий внесок здобувача – приготування препарату плазмідна ДНК/ПЕІ.