Preparation of nanoparticles for hepatitis B viral therapy

Abstract

Virus hepatitidy B (HBV) je v současné době cílem zájmů na poli základního i farmaceutického výzkumu. Účinná vakcína proti HBV byla vyvinuta již v roce 1982, přesto je však světová prevalence tohoto onemocnění stále vysoká. Chronická infekce HBV může vést k významnému poškození jater a postupně až ke vzniku hepatocelulárního karcinomu. Pro chronickou infekci ovšem stále neexistuje vhodná léčba, jelikož virový genom zůstává v jádře infikovaného hepatocytu ukryt imunitnímu systému ale i antivirovým léčivům. Jedna z nových strategií pro léčbu HBV předpokládá, že virová cccDNA by mohla být zničena pomocí nástrojů genové editace jako je CRISPR/Cas9 systém. Aby mohl být tento systém pro genovou editaci uveden do klinické praxe, CRISPR/Cas9 musí být specificky dopraven do cílových buněk, aby se minimalizovalo riziko štěpení DNA mimo cílené sekvence. Tato diplomové práce se zabývá zaprvé návrhem nových sgRNA mířených proti cccDNA viru hepatitidy B a testování jejich účinnosti a zadruhé tato práce popisuje modulární lipidové nanočástice vyvinuté speciálně pro dopravu CRISPR/Cas9 ve formě RNA. Klíčová slova: virus hepatitidy B, CRISPR/Cas9, editace genů, lipidové nanočástice, dopravování mRNA, cílené dopravování

Hepatitis B virus (HBV) represents one of the hot topics of current basic and pharmaceutical research. Although an effective vaccine against HBV exists since 1982, the world prevalence of chronic infection is still alarming. The infection can lead to significant liver damage, often resulting in hepatocellular carcinoma. Chronic HBV infection cannot be cured due to the fact that the viral genome persists in the infected hepatocyte hidden from the host immune response as well as from the antiviral treatment. One of the novel approaches aiming for HBV cure suggests that this cccDNA pool could be destroyed using gene editing tools such as CRISPR/Cas9 system. In order to shift this gene editing system to possible medicinal application, CRISPR/Cas9 has to be specifically delivered into the target cell in order to minimize its putative off-target activity. This thesis focuses at first on the design and efficacy testing of new sgRNAs targeting HBV cccDNA and secondly, it describes modular lipid nanoparticles developed specially for delivery of the CRISPR/Cas9 system in the form of RNA. Keywords: hepatitis B virus, CRISPR/Cas9, gene editing, lipid nanoparticles, mRNA delivery, targeted delivery