Evaluation of hydrophobically modified low molecular weight chitosans as novel delivery vectors for non-viral gene therapy

par Xin Zhang

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Yves Mély et de Valery Babak.

Soutenue en 2008

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008) .

mots clés

• Thérapie génique
• Glucosamine
• Microscopie confocale
• Expression génique

Titre traduit

Evaluation de chitosans alkyles de faible masse molaire comme nouveaux vecteurs pour la thérapie génique

Résumé

Le succès de la thérapie génique dépend du développement de vecteurs capables de délivrer des gènes dans les cellules. Parmi les vecteurs non viraux, les chitosans sont biocompatibles et peu toxiques. Nous avons développé des chitosans de faible masse moléculaire, greffés par des chaînes hydrophobes (HM-LMW-chs) et présentant des propriétés de détergent. HM(3%)-LMW-Ch forme avec l’ADN de petites particules positivement chargées, résistantes aux nucléases et interagissant peu avec le sérum. Ces particules sont efficacement internalisées, peu toxiques pour les cellules et après administration systémique, délivrent efficacement des gènes dans des reins de souris Par ailleurs, nous avons développé un nouveau chromophore à forte absorption biphotonique (TPA). Une fois conjugué au PEI, ce nouveau chromophore apparaît être un outil efficace pour marquer les nombreuses polyamines utilisées en transfection non-virale et pour caractériser leurs complexes avec l’ADN.

Résumé

The success of gene therapy depends on the development of vectors able to deliver therapeutic genes into the cells. Among the non-viral vectors, chitosans are interesting since they are biocompatible and low toxic. We developed hydrophobically modified low molecular weight chitosans (HM-LMW-chs) that exhibit surfactant-like properties. HM(3%)-LMW-ch forms with DNA small positively charged particles that are resistant to DNases and nucleases and marginally interact with serum components. Moreover, these particles are efficiently internalized in cells and low toxic. After systemic administration, DNA complexes with HM(3%)-LMW-ch efficiently deliver genes in mice kidneys. Moreover, we developed a new two-photon absorbing (TPA) chromophore for two-photon imaging and conjugated it with PEI. The chromophore appears as an adequate tool to label the numerous polyamines used in non-viral gene delivery and characterize their complexes with DNA in two-photon applications.