Synthesis, physical-chemical study and evaluation of new nucleoside-based amphiphiles for gene delivery

Synthèse, étude physico-chimique et activité de transfection de nouveaux amphiphiles dérivés de nucléosides

• Auteur / Autrice : Claire Ceballos
• Direction : Michel Camplo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ammonium quaternaire

Composés amphiphiles

Nucléosides

Transfection

Résumé

L’évolution de la thérapie génique réside essentiellement dans le développement de systèmes de transfert de gène. Les vecteurs synthétiques sont apparus comme une alternative prometteuse aux problèmes rencontrés lors de l’utilisation de virus comme transporteurs. Depuis quelques années, les amphiphiles dérivés de nucléosides développés au sein de notre Laboratoire sont utilisés dans le cadre d’applications biologiques variées (prodrogues, transport de biomolécules d’intérêt thérapeutique). Notre projet de recherche se propose de concevoir de nouveaux vecteurs de transfert de gènes. Deux familles de vecteurs ont été synthétisées : d’une part des nucléolipides cationiques et d’autre part des nucléolipides phosphorylés anioniques. La première famille de composés est constituée de nucléolipides avec des chaînes oléyles et une tête polaire ammonium. La synthèse de ces différents analogues a été élaborée suivant différentes variations structurales : remplacement de la base naturelle par une base universelle, modification de la partie osidique par une partie acyclique, modification de la position de la tête polaire. La deuxième famille de vecteurs est issue de la synthèse de nucléolipides phosphorylés sur la base d’une approche faisant intervenir des intermédiaires de type phosphoramidite. Différentes études physico-chimiques (DLS, MET, BET) mettent en évidence la formation d’organisations supramoléculaires de ces nucléolipides en milieu aqueux et leur capacité à se lier à l’ADN. Le potentiel de chacun de ces composés en tant que transporteur de divers agents nucléiques (ADN, siRNA) a été évalué in vitro sur différentes lignées cellulaires. Certains lipides cationiques présentent une capacité de vectorisation du siRNA comparable voire supérieure à celle du composé de référence. Les nucléolipides anioniques se sont révélés capables de transfecter l’ADN plasmidique sur des cellules Hek.

The development of gene therapy is essentially based on gene transfer systems development. Considering the problems associated with viruses as delivery systems, synthetic vectors were proved to be promising alternative to viral-based systems. Our research project lies within the scope of developing new synthetic vectors for gene transfer. For many years, amphiphilic structures based on nucleosides have been used in our laboratories for several applications, including antitumoral prodrugs or drug/biomolecule delivery systems. In this work, we designed new cationic and anionic nucleolipids. Different structural modifications including base, sugar and charge modifications were envisioned. Universal base, acyclic osidic part and polar head have been incorporated in order to tune the potentiality of the original nucleolipids. The anionic phosphorylated nucleolipids have been synthesized by using a convenient phosphoramidites synthetic route. Several studies including DLS, TEM and ethidium bromide assay demonstrated that the amphiphilic molecules form supramolecular organizations and are able to bind nucleic acids. Finally, the in vitro transfection activity of the compounds was assessed on different cell lines. Cationic lipids exhibited transfection properties of siRNA comparable to or even better than, those commercially available and commonly used as references. Moreover, anionic nucleolipids exhibited a significant transfection efficiency on Hek cell lines.