Targeting of viral nanoparticles to cancer specific receptors

Abstract

Úkolem této práce bylo prozkoumat potenciál umělých virových částic (virus-like particles, VLPs) odvozených od myšího polyomaviru (MPyV) jako možných nanonosičů pro řízenou dopravu terapeutických a diagnostických látek do specifických buněk či tkání. Vybrali jsme VLPs myšího polyomaviru, protože neobsahují virovou DNA a jsou považovány za bezpečné pro využití v bioaplikacích. Při našem výzkumu jsme použili přístup chemické modifikace pro přesměrování VLPs z jejich přirozeného receptoru na nádorové buňky. Lysinové zbytky exponované na povrchu částice byly modifikovány aldehydickým činidlem pro následnou konjugaci vybraných molekul, transferinu a inhibitoru glutamát karboxypeptidázy II (GCPII), na povrch částice. Transferin, transportér iontů železa do metabolicky aktivních buněk, pomohl k přesměrování VLPs do různých druhů nádorových buněk nadměrně produkujících transferinový receptor. Na druhou stranu, GCPII slouží jako transmembránový antigen specificky se vyskytující na buňkách nádoru prostaty a připojení malé molekuly inhibitoru k VLPs vedlo k úspěšnému rozpoznání těchto buněk. Použili jsme metodu elektronové mikroskopie k vizualizaci obou typů modifikovaných VLPs a metody průtokové cytometrie a konfokální mikroskopie pro studium specifických buněčných interakcí a internalizace nanočástic. Dále...

The aim of this thesis is to reveal the potential of mouse polyomavirus (MPyV) based virus-like particles (VLPs) as possible nanocarriers for directed delivery of therapeutic or diagnostic compounds to specific cells or tissues. We have chosen mouse polyomavirus VLPs because they do not contain viral DNA and are considered safe for utilization in bio-applications. In our research, we used a chemical approach for retargeting of MPyV based VLPs from their natural receptor to cancer cells. The chemical modification of the capsid surface exposed lysines by an aldehyde-containing reagent enabled conjugation of VLPs to selected molecules: transferrin and inhibitor of glutamate carboxypeptidase II (GCPII). Transferrin, as a transporter of iron to metabolically active cells, targeted VLPs to numerous types of cancer cells overexpressing the transferrin receptor. On the other hand, GCPII serves as a transmembrane marker specific for prostate cancer cells and conjugation of its inhibitor to VLPs resulted in successful recognition of these cells. Electron microscopy was used for visualization of modified VLPs and flow cytometry together with confocal microscopy for investigation of cell specific interactions and VLP uptake. Furthermore, we explored the influence of serum proteins on VLPs. The abundance of...