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PEGylation rate influences peptide-based nanoparticles mediated siRNA delivery in vitro and in vivo

Authors :
S. Barrere-Lemaire
Gudrun Aldrian
Hélène Déméné
Véronique Viguier
Karidia Konate
Eric Vivès
Franck Couillaud
Dina Aggad
Quentin Seisel
Anaïs Vaissière
Coralie Genevois
Frédéric Fernandez
Sébastien Deshayes
Prisca Boisguerin
Aurélie Covinhes
Sys2Diag-Modélisation et Ingénierie des Systèmes Complexes Biologiques pour le Diagnostic (Sys2Diag)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Alcediag
Centre de Biochimie Structurale [Montpellier] (CBS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Centre de recherche en Biologie Cellulaire (CRBM)
Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)
Institut de recherche en cancérologie de Montpellier (IRCM - U896 Inserm - UM1)
Université Montpellier 1 (UM1)-CRLCC Val d'Aurelle - Paul Lamarque-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)
Université de Montpellier (UM)
Imagerie moléculaire et thérapies innovantes en oncologie (IMOTION)
Université de Bordeaux (UB)
Institut des Biomolécules Max Mousseron [Pôle Chimie Balard] (IBMM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)
Institut de Génomique Fonctionnelle - Montpellier GenomiX (IGF MGX)
Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Neuropsychologie cognitive et neuroanatomie fonctionnelles de la mémoire humaine
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Source :
Journal of Controlled Release, Journal of Controlled Release, Elsevier, 2017, 256, pp.79-91. ⟨10.1016/j.jconrel.2017.04.012⟩
Publication Year :
2017

Abstract

Small interfering RNAs (siRNAs) present a strong therapeutic potential because of their ability to inhibit the expression of any desired protein. Recently, we developed the retro-inverso amphipathic RICK peptide as novel non-covalent siRNA carrier. This peptide is able to form nanoparticles (NPs) by self-assembling with the siRNA resulting in the fully siRNA protection based on its protease resistant peptide sequence. With regard to an in vivo application, we investigated here the influence of the polyethylene glycol (PEG) grafting to RICK NPs on their in vitro and in vivo siRNA delivery properties. A detailed structural study shows that PEGylation did not alter the NP formation (only decrease in zeta potential) regardless of the used PEGylation rates. Compared to the native RICK:siRNA NPs, low PEGylation rates (≤ 20%) of the NPs did not influence their cellular internalization capacity as well as their knock-down specificity (over-expressed or endogenous system) in vitro. Because the behavior of PEGylated NPs could differ in their in vivo application, we analyzed the repartition of fluorescent labeled NPs injected at the one-cell stage in zebrafish embryos as well as their pharmacokinetic (PK) profile after administration to mice. After an intra-cardiac injection of the PEGylated NPs, we could clearly determine that 20% PEG-RICK NPs reduce significantly liver and kidney accumulation. NPs with 20% PEGylation constitutes a modular, easy-to-handle drug delivery system which could be adapted to other types of functional moieties to develop safe and biocompatible delivery systems for the clinical application of RNAi-based cancer therapeutics.

Details

ISSN :
18734995 and 01683659
Volume :
256
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society
Accession number :
edsair.doi.dedup.....92b3178351d3f6aa0c3769d891d64be7
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2017.04.012⟩