1. Plasma hydrogenated cationic detonation nanodiamonds efficiently deliver to human cells in culture functional siRNA targeting the Ewing sarcoma junction oncogene
- Author
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Jean-Charles Arnault, Eric Le Cam, Catherine Pioche-Durieu, Tristan Petit, Claude Malvy, François Treussart, Hugues A. Girard, Jean-Rémi Bertrand, Juan Ayala, Vectorologie et thérapeutiques anti-cancéreuses [Villejuif] ( UMR 8203 ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut Gustave Roussy ( IGR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centro de Biología Molecular 'Severo Ochoa', ( CSIC-UAM ), Centro de Biología Molecular 'Severo Ochoa', Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Laboratoire Capteurs Diamant, Département Métrologie Instrumentation & Information ( DM2I ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Interactions moléculaires et cancer ( IMC (UMR 8126) ), Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire ( LPQM ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Vectorologie et thérapeutiques anti-cancéreuses [Villejuif] (UMR 8203), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions moléculaires et cancer (IMC (UMR 8126)), Signalisation, noyaux et innovations en cancérologie (UMR8126), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Capteurs Diamant (LCD-LIST), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire (LPQM), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The Region Ile de France through grants from the 'domaine d'intérêt majeur' Nano'K (project 'UltraDiamEwing', grant n° 13012333, The groupe d'intérêt public Cancéropole Ile de France (project 'NanoDEwing', grant n° 2013-2-INV-03-CNRS Est-1)., Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Institut Gustave Roussy (IGR), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan), and This work was funded by the Region Ile de France through grants from the 'domaine d'intérêt majeur' Nano'K (project 'UltraDiamEwing', grant n° 13012333) and the 'groupe d'intérêt public' Cancéropole Ile de France (project 'NanoDEwing', grant n° 2013-2-INV-03-CNRS Est-1).
- Subjects
Small interfering RNA ,Oncogene Proteins, Fusion ,Plasma Gases ,Genetic enhancement ,Cell ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,THERAPY ,PATHWAY ,RNA, Small Interfering ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Cell Death ,Gene Transfer Techniques ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Endocytosis ,3. Good health ,Gene Expression Regulation, Neoplastic ,medicine.anatomical_structure ,Nanomedicine ,Mechanics of Materials ,Hydrogenation ,0210 nano-technology ,Subcellular Fractions ,Materials science ,Biophysics ,Bioengineering ,Sarcoma, Ewing ,[SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology ,010402 general chemistry ,Fluorescence ,Nanodiamonds ,Biomaterials ,Gene therapy ,diamond ,Cations ,Cell Line, Tumor ,Plasma hydrogenation ,medicine ,Humans ,Gene silencing ,RNA, Messenger ,VINCRISTINE ,[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics ,[SDV.IB.BIO]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Biomaterials ,Oncogene ,STABILITY ,Proto-Oncogene Protein c-fli-1 ,Cell growth ,Molecular biology ,0104 chemical sciences ,Cell culture ,siRNA ,[ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry ,Drug delivery ,Ceramics and Composites ,Cancer research ,diamond biomedical applications ,RNA-Binding Protein EWS ,Ewing sarcoma ,Nanodiamond - Abstract
International audience; The expression of a defective gene can lead to major cell dysfunctions among which cell proliferation and tumor formation. One promising therapeutic strategy consists in silencing the defective gene using small interfering RNA (siRNA). In previous publications we showed that diamond nanocrystals (ND) of primary size 35 nm, rendered cationic by polyethyleneimine-coating, can efficiently deliver siRNA into cell, which further block the expression of EWS/FLI-1 oncogene in a Ewing sarcoma disease model. However, a therapeutic application of such nanodiamonds requires their elimination by the organism, particularly in urine, which is impossible for 35 nm particles. Here, we report that hydrogenated cationic nanodiamonds of primary size 7 nm (ND-H) have also a high affinity for siRNA and are capable of delivering them in cells. With siRNA/ND-H complexes, we measured a high inhibition efficacy of EWS/FLI-1 gene expression in Ewing sarcoma cell line. Electron microscopy investigations showed ND-H in endocytosis compartments, and especially in macropinosomes from which they can escape before siRNA degradation occurred. In addition, the association of EWS/FLI-1 silencing by the siRNA/ND-H complex with a vincristine treatment yielded a potentiation of the toxic effect of this chemotherapeutic drug. Therefore ND-H appears as a promising delivery agent in anti-tumoral gene therapy.
- Published
- 2015