Dendrimères amphiphiles pour vectorisation d'acides nucléiques

Amphiphilic dendrimers for nucleic acid delivery

• Auteur / Autrice : Jiaxuan Chen
• Direction : Ling Peng, Xiaoxuan Liu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Chimiques
• Date : Soutenance le 10/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec China pharmaceutical university
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINAM)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Constantieux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Qiang Liu, Jean-Manuel Raimundo, Can Zhang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Rachid Benhida, Yi Xia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides nucléiques

Thérapie génique

Dendrimères

Mots clés libres

Dendrimères

Vecteurs non-Viraux

Administration

Administration d'siRNA

Thérapie génique

Dendrimer

Non-Viral vector

DNA delivery

SiRNA delivery

Gene therapy

Résumé

La thérapie génique utilisant les acides nucléiques représente un des progrès les plus récents de la révolution biotechnologique en médecine en pouvant traiter presque toutes les maladies à sa racine. Cependant, les acides nucléiques sont sensibles à la dégradation enzymatique et leurs charges négatives sont un obstacle majeur pour l'absorption cellulaire. Dans ce contexte, les dendrimères amphiphiles émergent comme des vecteurs non viraux attrayants pour le transport d'acide nucléique car ils sont capables de bénéficier des avantages des vecteurs lipidiques et polymères. Dans ma thèse de doctorat, j'ai pu concevoir, synthétiser et caractériser une série de dendrimères amphiphiles pour la délivrance d'acide nucléique. Ces dendrimères amphiphiles portent soit des chaînes alkyle hydrophobes avec une insaturation variable, soit une chaîne bola-lipide avec un groupe thioacétal sensible aux espèces réactives de l'oxygène (ROS), soit des dendrons PAMAM hydrophiles avec différentes générations et terminaisons cationiques, y compris les fonctionnalités amine tertiaire, arginine et guanidine. J'ai ainsi pu établir des synthèses fiables et reproductibles de ces dendrimères. Des études préliminaires sur ces dendrimères ont révélé qu’avec des terminaisons arginine et guanidine ils montraient une meilleure efficacité pour le transport d'acide nucléique. En outre, les dendrimères bola-amphiphiles de différentes générations avaient des performances différentes pour la délivrance d'ADN et d'ARNsi. En conclusion, ces dendrimères amphiphiles sont des vecteurs non-viraux prometteurs pour la thérapie génique.

Gene therapy via nucleic acid therapeutics represents the most recent advance made during the biotechnology revolution in medicine. While allowing the treatment of almost any disease with known gene sequence at its root, nucleic acid therapeutics are vulnerable to enzymatic degradation and their negative charge also presents a major obstacle for cellular uptake. Amphiphilic dendrimers are emerging as appealing non-viral vectors for nucleic acid delivery thanks to their ability to offer delivery advantages of both lipid and polymer vectors. In my PhD thesis, I designed, synthesized and characterized a series of amphiphilic dendrimers for nucleic acid delivery. These amphiphilic dendrimers bear either hydrophobic alkyl chains with varying levels of unsaturation or bola-lipid core with thioacetal group responsive to the reactive oxygen species (ROS), alongside hydrophilic PAMAM dendrons the generation number and cationic terminals (tertiary amine, arginine and guanidine functionalities) of which vary between amphiphilic dendrimers. I established a robust and reproducible synthesis for these dendrimers. Preliminary studies on the use of these dendrimers for nucleic acid delivery revealed that those with arginine and guanidine terminals showed better delivery efficiency compared to those bearing primary amine terminals. Also, performance of bola-amphiphilic dendrimers in DNA and siRNA delivery was generation-dependent. Collectively, the results provide both a proof-of-principle of the use of amphiphilic dendrimers as vectors for nucleic acid delivery, and a means to understanding the structure-activity relationship involved.