In Vivo bone tissue induction by freeze-dried collagen-nanohydroxyapatite matrix loaded with BMP2/NS1 mRNAs lipopolyplexes

Messenger RNA (mRNA) activated matrices (RAMs) are interesting to orchestrate tissue and organ regeneration due to the in-situ and sustained production of functional proteins. However, the immunogenicity of in vitro transcribed mRNA and the paucity of proper in vivo mRNA delivery vector need to be overcome to exert the therapeutic potential of RAM. We developed a dual mRNAs system for in vitro osteogenesis by co-delivering NS1 mRNA with BMP2 mRNA to inhibit RNA sensors and enhance BMP-2 expression. Next, we evaluated a lipopolyplex (LPR) formulation platform for in vivo mRNA delivery and adapted the LPRs for RAM preparation. The LPR formulated BMP2/NS1 mRNAs were incorporated into an optimized collagen-nanohydroxyapatite scaffold and freeze-dried to prepare ready-to-use RAMs. The loaded BMP2/NS1 mRNAs lipopolyplexes maintained their spherical morphology in the RAM, thanks to the core-shell structure of LPR. The mRNAs release from RAMs lasted for 16 days resulting in an enhanced prolonged transgene expression period compared to direct cell transfection. Once subcutaneously implanted in mice, the BMP2/NS1 mRNAs LPRs containing RAMs (RAM-BMP2/NS1) induced significant new bone tissue than those without NS1 mRNA, eight weeks post implantation. Overall, our results demonstrate that the BMP2/NS1 dual mRNAs system is suitable for osteogenic engagement, and the freeze-dried RAM-BMP2/NS1 could be promising off-the-shelf products for clinical orthopedic practice.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Délivrance d’ARN thérapeutique

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Délivrance d’ARN thérapeutique

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Stimuli-Sensitive Cell Penetrating Peptide-Modified Nanocarriers

International audienceThe integration of drugs into nanocarriers favorably altered their pharmacodynamics and pharmacokinetics compared to free drugs, and increased their therapeutic index. However, selective cellular internalization in diseased tissues rather than normal tissues still presents a formidable challenge. In this chapter I will cover solutions involving environment-responsive cell-penetrating peptides (CPPs). I will discuss properties of CPPs as universal cellular uptake enhancers, and the modifications imparted to CPP-modified nanocarriers to confine CPP activation to diseased tissues

Strategies of mRNA delivery

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MRNA transfer with lipopolyplexes and anti-melanoma vaccination : dendritic cells targeting with mannosylated lipopolyplexes

Précédemment, il a été démontré au laboratoire qu’une vaccination des souris avec des lipopolyplexes (LPR) contenant l’ARNm de l’antigène de mélanome MART1 permet d’induire la formation de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques et de retarder le développement de mélanomes B16F10 et de métastases pulmonaires. Les LPR sont des complexes ternaires constitués d’ARNm, d’un polymère cationique histidylé et de liposomes cationiques histidylés. L’objectif de ma thèse était d’améliorer cette vaccination antitumorale en développant de nouveaux liposomes capables de cibler les cellules dendritiques (DC). Le ciblage a été réalisé en incorporant un glycolipide mannosylé aux liposomes afin de favoriser leur reconnaissance par le récepteur mannose. A partir de ces liposomes, des formulations de complexes ternaires à base d’ADN (LPD mannosylés ou Man11-LPD100) ou à base d’ARN (LPR mannosylés ou Man11- LPR100) ont été mis au point. Les résultats montrent que : in vitro les formulations Man11-LPD100 sont mieux internalisés et transfectent plus efficacement les DC que les LPD100 non mannosylés. Les formulations Man11-LPR100 transfectent avec une plus grande efficacité les DC par rapport aux Man11- LPD100. Par ailleurs, une forte réduction de la toxicité des formulations a été obtenue en dialysant les liposomes. Il est également possible de conserver les formulations sous forme déshydratée. Une imagerie par scintigraphie effectuée chez la souris a permis de constater que 9% des LPD sont captés dans la rate après une injection IV. Nous avons mis en évidence après un isolement de DC spléniques que les formulations Man11-LPR100 transfectent 4 fois plus de DC que les LPR non manosylés. Enfin, l’immunisation des souris avec Man11-LPR100 contenant l’ARNm MART1 permet une vaccination plus efficace contre la tumeur B16F10 et une meilleure survie. En conclusion, les LPR Man11-LPD100 sont de bons vecteurs pour cibler et transfecter les DC spléniques avec l’ARNm d’un antigène tumoral et pour induire la réponse immune contre les cellules tumorales.Previously, it has been demonstrated that mice vaccination with lipopolyplexes (LPR) containing melanoma antigen MART1 mRNA can induce the generation of specific cytotoxic T cells and delay B16F10 melanoma growth and lung metastases. LPR are ternary complexes consisting of mRNA, a histidylated cationic polymer and histidylated cationic liposomes. The objective of my thesis was to enhance this antitumor vaccination through the development of new liposomes that can target specifically dendritic cells (DC). The targeting of DC was achieved by incorporating a mannosylated glycolipid within liposomes to enhance their recognition by the mannose receptor. From these liposomes, formulations based ternary complexes of DNA (mannosylated-LPD or Man11-LPD100) or formulations based on mRNA (mannosylated LPR or Man11 LPR100) were developed. The results show that formulations made with Man11-LPD100 are better internalized and transfect efficiently DC than LPD100. Man11 LPR100 transfect with greater efficiency DC compared to DNA based formulation (Man11-LPD100). Furthermore, a strong reduction of the toxicity of LPD was obtained by liposomes dialysis. It is also possible to preserve their activity by freeze-drying. Mice scintigraphy revealed that 9% of LPD are captured in the spleen following IV injection. We demonstrated after isolation of splenic DC that Man11-LPR100 transfect DC 4 times more than LPR100. Finally, immunization of mice with Man11-LPR100 containing mRNA MART1 allows a more effective vaccination against B16F10 tumor and a better mice survival than non-mannosylated ones. In conclusion, Man11-LPR100 are promising vectors to target and transfect splenic DC with a tumor antigen mRNA aiming to an induction of an immune response against tumor cells

Cardiolipin-Based Lipopolyplex Platform for the Delivery of Diverse Nucleic Acids into Gram-Negative Bacteria

Antibiotic resistance is a growing public health concern. Because only a few novel classes of antibiotics have been developed in the last 40 years, such as the class of oxazolidinones, new antibacterial strategies are urgently needed (Coates, A.R. et al., 2011). Nucleic acid-based antibiotics are a new type of antimicrobials. However, free nucleic acids cannot spontaneously cross the bacterial cell wall and membrane; consequently, their intracellular delivery into bacteria needs to be assisted. Here, we introduce an original lipopolyplex system named liposome polymer nucleic acid (LPN), capable of versatile nucleic acid delivery into bacteria. We characterized LPN formed with significant therapeutic nucleic acids: 11 nt antisense single-stranded (ss) DNA and double-stranded (ds) DNA of 15 and 95 base pairs (bp), 9 kbp plasmid DNA (pDNA), and 1000 nt ssRNA. All these complexes were efficiently internalized by two different bacterial species, i.e., Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, as shown by flow cytometry. Consistent with intracellular delivery, LPN prepared with an antisense oligonucleotide and directed against an essential gene, induced specific and important bacterial growth inhibition likely leading to a bactericidal effect. Our findings indicate that LPN is a versatile platform for efficient delivery of diverse nucleic acids into Gram-negative bacteria

Transfert d'ARNm par des lipopolyplexes et vaccination antimélanome : ciblage des cellules dendritiques à l'aide de lipopolyplexes mannosylés

Previously, it has been demonstrated that mice vaccination with lipopolyplexes (LPR) containing melanoma antigen MART1 mRNA can induce the generation of specific cytotoxic T cells and delay B16F10 melanoma growth and lung metastases. LPR are ternary complexes consisting of mRNA, a histidylated cationic polymer and histidylated cationic liposomes. The objective of my thesis was to enhance this antitumor vaccination through the development of new liposomes that can target specifically dendritic cells (DC). The targeting of DC was achieved by incorporating a mannosylated glycolipid within liposomes to enhance their recognition by the mannose receptor. From these liposomes, formulations based ternary complexes of DNA (mannosylated-LPD or Man11-LPD100) or formulations based on mRNA (mannosylated LPR or Man11 LPR100) were developed. The results show that formulations made with Man11-LPD100 are better internalized and transfect efficiently DC than LPD100. Man11 LPR100 transfect with greater efficiency DC compared to DNA based formulation (Man11-LPD100). Furthermore, a strong reduction of the toxicity of LPD was obtained by liposomes dialysis. It is also possible to preserve their activity by freeze-drying. Mice scintigraphy revealed that 9% of LPD are captured in the spleen following IV injection. We demonstrated after isolation of splenic DC that Man11-LPR100 transfect DC 4 times more than LPR100. Finally, immunization of mice with Man11-LPR100 containing mRNA MART1 allows a more effective vaccination against B16F10 tumor and a better mice survival than non-mannosylated ones. In conclusion, Man11-LPR100 are promising vectors to target and transfect splenic DC with a tumor antigen mRNA aiming to an induction of an immune response against tumor cells.Précédemment, il a été démontré au laboratoire qu’une vaccination des souris avec des lipopolyplexes (LPR) contenant l’ARNm de l’antigène de mélanome MART1 permet d’induire la formation de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques et de retarder le développement de mélanomes B16F10 et de métastases pulmonaires. Les LPR sont des complexes ternaires constitués d’ARNm, d’un polymère cationique histidylé et de liposomes cationiques histidylés. L’objectif de ma thèse était d’améliorer cette vaccination antitumorale en développant de nouveaux liposomes capables de cibler les cellules dendritiques (DC). Le ciblage a été réalisé en incorporant un glycolipide mannosylé aux liposomes afin de favoriser leur reconnaissance par le récepteur mannose. A partir de ces liposomes, des formulations de complexes ternaires à base d’ADN (LPD mannosylés ou Man11-LPD100) ou à base d’ARN (LPR mannosylés ou Man11- LPR100) ont été mis au point. Les résultats montrent que : in vitro les formulations Man11-LPD100 sont mieux internalisés et transfectent plus efficacement les DC que les LPD100 non mannosylés. Les formulations Man11-LPR100 transfectent avec une plus grande efficacité les DC par rapport aux Man11- LPD100. Par ailleurs, une forte réduction de la toxicité des formulations a été obtenue en dialysant les liposomes. Il est également possible de conserver les formulations sous forme déshydratée. Une imagerie par scintigraphie effectuée chez la souris a permis de constater que 9% des LPD sont captés dans la rate après une injection IV. Nous avons mis en évidence après un isolement de DC spléniques que les formulations Man11-LPR100 transfectent 4 fois plus de DC que les LPR non manosylés. Enfin, l’immunisation des souris avec Man11-LPR100 contenant l’ARNm MART1 permet une vaccination plus efficace contre la tumeur B16F10 et une meilleure survie. En conclusion, les LPR Man11-LPD100 sont de bons vecteurs pour cibler et transfecter les DC spléniques avec l’ARNm d’un antigène tumoral et pour induire la réponse immune contre les cellules tumorales

Design and delivery of messenger RNA-based vaccines

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Transfert d'ARNm par des lipopolyplexes et vaccination antimélanome (ciblage des cellules dendritiques à l'aide de lipopolyplexes mannosylés)

Précédemment, il a été démontré au laboratoire qu une vaccination des souris avec des lipopolyplexes (LPR) contenant l ARNm de l antigène de mélanome MART1 permet d induire la formation de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques et de retarder le développement de mélanomes B16F10 et de métastases pulmonaires. Les LPR sont des complexes ternaires constitués d ARNm, d un polymère cationique histidylé et de liposomes cationiques histidylés. L objectif de ma thèse était d améliorer cette vaccination antitumorale en développant de nouveaux liposomes capables de cibler les cellules dendritiques (DC). Le ciblage a été réalisé en incorporant un glycolipide mannosylé aux liposomes afin de favoriser leur reconnaissance par le récepteur mannose. A partir de ces liposomes, des formulations de complexes ternaires à base d ADN (LPD mannosylés ou Man11-LPD100) ou à base d ARN (LPR mannosylés ou Man11- LPR100) ont été mis au point. Les résultats montrent que : in vitro les formulations Man11-LPD100 sont mieux internalisés et transfectent plus efficacement les DC que les LPD100 non mannosylés. Les formulations Man11-LPR100 transfectent avec une plus grande efficacité les DC par rapport aux Man11- LPD100. Par ailleurs, une forte réduction de la toxicité des formulations a été obtenue en dialysant les liposomes. Il est également possible de conserver les formulations sous forme déshydratée. Une imagerie par scintigraphie effectuée chez la souris a permis de constater que 9% des LPD sont captés dans la rate après une injection IV. Nous avons mis en évidence après un isolement de DC spléniques que les formulations Man11-LPR100 transfectent 4 fois plus de DC que les LPR non manosylés. Enfin, l immunisation des souris avec Man11-LPR100 contenant l ARNm MART1 permet une vaccination plus efficace contre la tumeur B16F10 et une meilleure survie. En conclusion, les LPR Man11-LPD100 sont de bons vecteurs pour cibler et transfecter les DC spléniques avec l ARNm d un antigène tumoral et pour induire la réponse immune contre les cellules tumorales.Previously, it has been demonstrated that mice vaccination with lipopolyplexes (LPR) containing melanoma antigen MART1 mRNA can induce the generation of specific cytotoxic T cells and delay B16F10 melanoma growth and lung metastases. LPR are ternary complexes consisting of mRNA, a histidylated cationic polymer and histidylated cationic liposomes. The objective of my thesis was to enhance this antitumor vaccination through the development of new liposomes that can target specifically dendritic cells (DC). The targeting of DC was achieved by incorporating a mannosylated glycolipid within liposomes to enhance their recognition by the mannose receptor. From these liposomes, formulations based ternary complexes of DNA (mannosylated-LPD or Man11-LPD100) or formulations based on mRNA (mannosylated LPR or Man11 LPR100) were developed. The results show that formulations made with Man11-LPD100 are better internalized and transfect efficiently DC than LPD100. Man11 LPR100 transfect with greater efficiency DC compared to DNA based formulation (Man11-LPD100). Furthermore, a strong reduction of the toxicity of LPD was obtained by liposomes dialysis. It is also possible to preserve their activity by freeze-drying. Mice scintigraphy revealed that 9% of LPD are captured in the spleen following IV injection. We demonstrated after isolation of splenic DC that Man11-LPR100 transfect DC 4 times more than LPR100. Finally, immunization of mice with Man11-LPR100 containing mRNA MART1 allows a more effective vaccination against B16F10 tumor and a better mice survival than non-mannosylated ones. In conclusion, Man11-LPR100 are promising vectors to target and transfect splenic DC with a tumor antigen mRNA aiming to an induction of an immune response against tumor cells.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF