Nanoparticules Chitosane-PEG-FA-ADN pour la thérapie génique non virale et application du gène de l’IL-1Ra dans un modèle expérimental d’arthrite rhumatoïde

La thérapie génique représente l'un des défis de la médecine des prochaines décennies dont la réussite dépend de la capacité d'acheminer l'ADN thérapeutique jusqu'à sa cible. Des structures non virales ont été envisagées, dont le chitosane, polymère cationique qui se combine facilement à l’ADN. Une fois le complexe formé, l’ADN est protégé des nucléases qui le dégradent. Le premier objectif de l'étude est de synthétiser et ensuite évaluer différentes nanoparticules de chitosane et choisir la mieux adaptée pour une efficacité de transfection sélective in vitro dans les cellules carcinomes épidermoïdes (KB). Le deuxième objectif de l'étude est d'examiner in vivo les effets protecteurs du gène de l'IL-1Ra (bloqueur naturel de la cytokine inflammatoire, l’Interleukine-1β) complexé aux nanoparticules de chitosane sélectionnées dans un modèle d'arthrite induite par un adjuvant (AIA) chez le rat. Les nanoparticules varient par le poids moléculaire du chitosane (5, 25 et 50 kDa), et la présence ou l’absence de l’acide folique (FA). Des mesures macroscopiques de l’inflammation seront évaluées ainsi que des mesures de concentrations de l’Interleukine-1β, Prostaglandine E2 et IL-1Ra humaine secrétés dans le sérum. Les nanoparticules Chitosane-ADN en présence de l’acide folique et avec du chitosane de poids moléculaire de 25 kDa, permettent une meilleure transfection in vitro. Les effets protecteurs des nanoparticules contenant le gène thérapeutique étaient évidents suite à la détection de l’IL-1Ra dans le sérum, la baisse d'expressions des facteurs inflammatoires, l’Interleukine-1 et la Prostaglandine-E2 ainsi que la diminution macroscopique de l’inflammation. Le but de cette étude est de développer notre méthode de thérapie génique non virale pour des applications cliniques pour traiter l’arthrite rhumatoïde et d’autres maladies humaines.

Régulation transcriptionnelle du gène HSPG2 codant pour Perlecan et son implication dans l’ostéoarthrite

De récents travaux ont mis en évidence une production accrue de Perlecan au stade terminal de l’arthrose ou ostéoarthrite (OA). L’équipe du Dr Moreau a mis en évidence qu’il y a une perte d’expression du facteur de transcription Pitx1 dans l’arthrose et que ce dernier pourrait agir comme un régulateur négatif du gène HSPG2 codant pour le Perlecan. Afin d’étudier la régulation transcriptionnelle de ce gène, des fragments du promoteur proximal ont été clonés en amont du gène rapporteur luciférase et testés en transfections transitoires. Des co-transfections avec des quantités variables de pSI-mPitx1 et avec des constructions comportant des fragments de différentes régions du promoteur mHSPG2 (jusqu’à 3926 pbs en amont de l’ATG) ont démontrées une activité transcriptionnelle et une stimulation de cette activité en présence de Pitx1, avec des résultats variables selon les types cellulaires. Parallèlement, des expériences en qPCR effectuées sur des ostéoblastes dérivés de souris transgéniques surexprimant Pitx1 ont aussi démontré qu’une surexpression de Pitx1 corrèle avec une augmentation de l’expression de p53, une cible connue de Pitx1, et de Perlecan. Le lien qui existe entre Pitx1 et Perlecan est encore très méconnu et la cascade régulatrice impliquant ces deux acteurs n’est pas encore établie. Une meilleure connaissance des mécanismes qui régulent la transcription normale et pathologique du gène HSPG2 permettrait sans aucun doute une avancée dans la compréhension du développement et du rôle possible de Perlecan dans la progression de l’ostéoarthrite.

La régulation du gène CYP19A1 dans les cellules de granulosa bovine in vitro

L’oestradiol joue un rôle important dans la reproduction en général, particulièrement dans la croissance folliculaire chez la vache. La production de l’œstradiol nécessite l’expression du gène CYP19A1 suite à la stimulation des cellules de granulosa par l’hormone folliculostimulante (FSH) ou le facteur de croissance insulinique de type 1 (IGF-1). Chez la vache, il existe six promoteurs (1.1 ; 1.2 ; 1.3 ; 1.4 ; 1.5 et 2) qui dirigent la transcription du gène CYP19A1 dans les cellules de la granulosa. Le principal promoteur qui dirige la transcription au niveau de l’ovaire (cellules de granulosa) est le promoteur 2 (P2). Cependant, l’effet de la FSH et de l’IGF-1 sur l’activation de ces promoteurs d’aromatase demeure mal connu. De plus, la demi-vie du transcrit CYP19A1 est très courte avec une région 3’UTR relativement longue. L’analyse de la séquence 3’UTR montre la présence des motifs ARE (séquence riche en AU), des études antérieur montrent que ces séquences impliquent dans la régulation de la stabilité ou la dégradation de l’ARNm, ce qui est fort probable que la courte demi-vie de l’ARNm CYP19A1 est sous le contrôle post-transcriptionel. L’objectif de la thèse visait à étudier la régulation de l’expression du gène CYP19A1 chez la vache. Il y a deux thèmes soit étude de la régulation transcriptionnelle ciblant le promoteur et soit étude de la régulation post-transcriptionnelle impliquant la région 3’non traduite (3’UTR). Le premier objectif vise à étudier la régulation transcriptionnelle du gène CYP19A1. Nous avons étudié l'activité du promoteur ovarien bovin dans deux modèles de cellules de la granulosa, les cellules lutéinisées et nonlutéinisées in vitro, suite à une stimulation des cellules par la FSH ou IGF-1. Nous avons également évalué la voie de signalisation impliquée dans la régulation des différents promoteurs en utilisant un RT-PCR et un gène rapporteur (les différents promoteurs d’aromatase ont été insérés dans le vecteur pGL3promoter en amont du gène exprimant la luciférase). Les résultats de RT-PCR démontrent que la FSH et l’IGF-1 augmentent les concentrations d’ARNm provenant des deux promoteurs 2 et 1.1 dans les cellules de la granulosa non lutéinisées. Des expériences subséquentes ont montré que la FSH stimule le promoteur 2 via la voie PKA tandis que l'IGF-1 stimule le promoteur 2 via la voie PKC. La FSH et l’IGF-1 stimulent l’expression du promoteur 1.1 via la voie PI3K. L’analyse de l’activité luciférase démontre que dans les cellules de granulosa lutéinisées, la FSH stimule le promoteur 1.1 de façon dose dépendante et ne semble y avoir aucun effet significatif sur le promoteur 2. Nous avons donc comparé l’activité du promoteur PII/P2 humain, du rat, de la chèvre et de la vache dans les cellules de granulosa bovine lutéinisées. Le résultat le plus significatif est que le promoteur 2 bovine (et caprine) dépend de plusieurs facteurs de transcription (NR5A2, FOXL2) comparé au promoteur PII humain et celui du promoteur proximal du rat qui dépendent principalement de l'AMPc. En effet, nos résultats ont démontré une expression raisonnablement robuste du P2 bovine lorsque les cellules sont traitées à la forskoline, NR5A2 et FOXL2. Le facteur FOXL2 semble déterminer l'activité du promoteur 2 chez le ruminant. Le deuxième objectif vise à étudier la régulation post-transcriptionnelle du gène CYP19A1. Pour ce faire, nous avons déterminé la séquence minimale de l'ARNm CYP19A1 requise pour la régulation de sa demi-vie. Différents séquences de la région 3’UTR ont été insérés dans le vecteur pGL3promoter en aval du gène exprimant la luciférase ou soit dans le vecteur pGEMTeasy. Le vecteur pGL3promoter a été transfecté dans les cellules de granulosa lutéinisées pour évaluer l'impact de la séquence 3'UTR sur l'expression du gène rapporteur de la luciférase, alors que le vecteur pGEMTeasy a été utilisé pour la transcription in vitro afin de générer de l’ARNm. Ce dernier sera utilisé en réaction croisée au UV avec des extraits protéiques pour démontrer l’association du complexe ARNm/protéine. L’analyse de l’activité luciférase a permis d’identifier une séquence de 200 pb située entre 926 et 1134 pb de la région 3'UTR de l’ARNm CYP19A1 qui a réduit significativement l’activité de la luciférase. Selon les analyses de la réaction croisée au UV, une ou plusieurs protéines de 66 et 80 kDA se lient spécifiquement à la séquence de 200 pb qui réduit l’activité de luciférase. Cette protéine s'exprime dans les cellules de granulosa, mais n’a pas été détectée dans d'autres tissus comme le foie et le cœur. Par ailleurs, l’utilisation du gène rapporteur sensible à la FSH a suscité l’intérêt d'une compagnie pharmaceutique qui vend de l’equine chorionic gonadotropin (eCG) pour lui permettre de distinguer facilement l’eCG ayant une forte activité FSH et donc, avoir un produit commercial plus efficace et de meilleure qualité. Dans cette étude, nous avons développé un système de bioessai à la FSH basé sur la transfection des cellules avec un récepteur à la FSH et un gène rapporteur colorimètrique qui permet d’estimer l’activité de la FSH dans le sérum de la jument et qui pourrait être applicable au niveau de la ferme/industrie.

La régulation du gène P450aromatase dans les cellules de granulosa bovine in vitro

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La régulation du gène P450aromatase dans les cellules de granulosa bovine in vitro

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Pro-matrix metalloproteinase-2 transfection increases orthotopic primary growth and experimental metastasis of MDA-MB-231 human breast cancer cells in nude mice

The ability to activate pro-matrix metalloproteinase (pro-MMP)-2 via membrane type-MMP is a hallmark of human breast cancer cell lines that show increased invasiveness, suggesting that MMP-2 contributes to human breast cancer progression. To investigate this, we have stably transfected pro-MMP-2 into the human breast cancer cell line MDA-MB-231, which lacks MMP-2 expression but does express its cell surface activator, membrane type 1-MMP. Multiple clones were derived and shown to produce pro-MMP-2 and to activate it in response to concanavalin A. In vitro analysis showed that the pro-MMP-2-transfected clones exhibited an increased invasive potential in Boyden chamber and Matrigel outgrowth assays, compared with the parental cells or those transfected with vector only. When inoculated into the mammary fat pad of nude mice, each of the MMP-2-tranfected clones grew faster than each of the vector controls tested. After intracardiac inoculation into nude mice, pro-MMP-2-transfected clones showed a significant increase in the incidence of metastasis to brain, liver, bone, and kidney compared with the vector control clones but not lung. Increased tumor burden was seen in the primary site and in lung metastases, and a trend toward increased burden was seen in bone, however, no change was seen in brain, liver, or kidney. This data supports a role for MMP-2 in breast cancer progression, both in the growth of primary tumors and in their spread to distant organs. MMP-2 may be a useful target for breast cancer therapy when refinement of MMP inhibitors provides for MMP-specific agents.

Transfection of MDA-MB-231 human breast carcinoma cells with bone sialoprotein (BSP) stimulates migration and invasion in vitro and growth of primary and secondary tumors in nude mice

We have investigated the role of bone sialoprotein (BSP), a secreted glycoprotein normally found in bone, in breast cancer progression. To explore functions for BSP in human breast cancer invasion and metastasis, the full-length BSP cDNA was transfected into the MDA-MB-231-BAG human breast cancer cell line under the control of the CMV promoter. Clones expressing BSP and vector control clones were isolated. BSP producing clones showed increased monolayer wound healing, a faster rate of stellate outgrowth in Matrigel and increased rate of invasion into a collagen matrix when compared to control clones. Clones were also examined in models of breast cancer growth and metastasis in vivo. BSP transfected clones showed an increased rate of primary tumor growth following mammary fat pad injection of nude mice. BSP transfected clones and vector control clones metastasized to soft organs and bone at a similar rate after intra-cardiac injection as determined by real-time PCR and X-ray analysis. Although these organs were targets for both BSP transfected and non-transfected cells, the size of the metastatic lesion was shown to be significantly larger for BSP expressing clones. This was determined by real-time PCR analysis for soft organs and by X-ray analysis of bone lesions. For bone this was confirmed by intra-tibial injections of cells in nude mice. We conclude that BSP acts to drive primary and secondary tumor growth of breast cancers in vivo.

The effect of the histological properties of tumors on transfection efficiency of electrically assisted gene delivery to solid tumors in mice

Uniform DNA distribution in tumors is a prerequisite step for high transfection efficiency in solid tumors. To improve the transfection efficiency of electrically assisted gene delivery to solid tumors in vivo, we explored how tumor histological properties affected transfection efficiency. In four different tumor types (B16F1, EAT, SA-1 and LPB), proteoglycan and collagen content was morphometrically analyzed, and cell size and cell density were determined in paraffin-embedded tumor sections under a transmission microscope. To demonstrate the influence of the histological properties of solid tumors on electrically assisted gene delivery, the correlation between histological properties and transfection efficiency with regard to the time interval between DNA injection and electroporation was determined. Our data demonstrate that soft tumors with larger spherical cells, low proteoglycan and collagen content, and low cell density are more effectively transfected (B16F1 and EAT) than rigid tumors with high proteoglycan and collagen content, small spindle-shaped cells and high cell density (LPB and SA-1). Furthermore, an optimal time interval for increased transfection exists only in soft tumors, this being in the range of 5-15 min. Therefore, knowledge about the histology of tumors is important in planning electrogene therapy with respect to the time interval between DNA injection and electroporation.

Effect of human telomerase reverse transcriptase transfection on differentiation in BeWo choriocarcinoma cells

Arrest of proliferation is one of the prerequisites for differentiation of cytotrophoblasts into syncytiotrophoblasts, and thus during differentiation telomerase activity, as well as human telomerase reverse transcriptase (hTERT) expression, is down-regulated. Considering this, it is of interest to investigate whether syncytium formation can be delayed by prolonging the expression of telomerase in cytotrophoblasts. BeWo cells were transfected with pLPC-hTERT retroviral vector and the reverse transcription-polymerase chain reaction analysis for hTERT mRNA concentrations in the transfected cells revealed a several-fold increase in hTERT mRNA compared with the cells transfected with empty vector, and this confirmed that the transfection was successful. An increase in the proliferation, as assessed by bromodeoxyuridine incorporation assay, as well as an increase in mRNA and protein concentration of various cyclins and proliferating cell nuclear antigen, was noticed. The effect of hTERT transfection was also assessed after the addition of forskolin to induce differentiation and it was observed that cell–cell fusion was delayed and differentiation did not occur in hTERT-transfected cells. However, the effects seen were only transient as stable transfection was not possible and the cells were undergoing apoptosis after 72 h, which suggested that apart from hTERT other factors might be important for immortalization of BeWo cells.

Rapid transfection assay for screening mutagens and carcinogens

Testing for mutagenicity and carcinogenicity has become an integral part of the toxicological evaluation of drugs and chemicals. Standard carcinogenicity tests in vivo require both large numbers of animals and prolonged experiments. To circumvent these problems, several rapid tests have been developed for preliminary screening of mutagens and carcinogens in vitro. Ames and his associates, the first to develop a mutation test, used mutant strains of Salmonella typhimurium [1]. Mutation tests with Escherichia coli, Bacillus subtilis, Neurospora crassa and Saccharomyces cerevisiae, and DNA-repair tests with E. coli and B. subtilis, have been developed. Cytogenetic assays, in vivo as well as in vitro, in both plant and animal systems, are also used to detect potential mutagens and carcinogens. Transfection is inhibited by base mutation, cleavage of DNA, loss of cohesive ends, interaction with histones, spermidine, nalidixic acid, etc. [3]. The efficiency of transfection is affected by temperature, DNA structure and the condition of the competence of the recipient cells [3]. Transfection assays with phages MS: RNA and ~i, x 174-DNA have been reported [15]. A fast and easy transfection assay using colitis bacteriophage DNA is reported in this communication.

Gene Transfection Efficacies of Novel Cationic Gemini Lipids Possessing Aromatic Backbone and Oxyethylene Spacers

Six novel gemini cationic lipids based on aromatic backbone, bearing n-C14H29 or n-C16H33 hydrocarbon chains, differing in the length of oxyethylene type spacers −CH2-(CH2-O-CH2)m-CH2− between each ammonium headgroups have been synthesized, where m varies from 1 to 3. Each of these lipids formed stable suspensions in aqueous media. Cationic liposomes were prepared from each of these lipids individually and as mixtures of each cationic lipid and DOPE. These were used as nonviral gene delivery agents. Transfection studies showed that among lipids bearing n-C14H29 chains, the transfection efficacies decreased with the increase in the length of the spacer, whereas in case of lipids bearing n-C16H33 chains, the transfection efficacies increased with the increase in the length of the spacer. Lipid bearing n-C16H33 hydrocarbon chains with a [−(CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2)−] spacer was found to be a potent gene transfer agent and its transfection was highly serum compatible even in the presence of 50% serum conditions.

Syntheses, Transfection Efficacy and Cell Toxicity Properties of Novel Cholesterol-based Gemini Lipids having Hydroxyethyl Head group

We have synthesized five new cholesterol based gemini cationic lipids possessing hydroxyethyl (-CH2CH2OH) function on each head group, which differ in the length of the polymethylene spacer chain. These gemini lipids are important for gene delivery processes as they possess pre-optimized molecular features, e. g., cholesterol backbone, ether linkage and a variable spacer chain between both the headgroups of the gemini lipids. Cationic liposomes were prepared from each of these lipids individually and as a mixture of individual cationic gemini lipid and 1,2-dioleoyl phosphatidylethanolamine (DOPE). Each gemini lipid based formulation induced better transfection activity than that of their monomeric counterpart. One such gemini lipid with a -(CH2)(12)-spacer, HG-12, showed dramatic increase in the mean fluorescence intensity due to the expression of green-fluorescence protein (GFP) in the presence of 10% FBS compared to the conditions where there was no serum. Other gemini lipids retained their gene transfection efficiency without any marked decrease in the presence of serum. The only exception was seen with the gemini with a -(CH2)(3)-spacer, HG-3, which on gene transfection in the presence of 10% FBS lost similar to 70% of its transfection efficiency. Overall the gemini lipid with a -(CH2)(5)-spacer, HG-5, showed the highest transfection activity at N/P (lipid/DNA) ratio of 0.5 and lipid : DOPE molar ratio of 2. Upon comparison of the relevant parameters, e. g., %-transfected cells, the amount of DNA transfected to each cell and %-cell viability all together against Lipofectamine 2000, one of the best commercial transfecting agents, the optimized lipid formulation based on DOPE/HG-5 was found to be comparable. In terms of its ability to induce gene-transfer in the presence of serum and shelf-life DOPE/HG-5 liposome was found to be superior to its commercial counterpart. Confocal imaging analysis confirmed that in the presence of 10% serum using a Lipid : DOPE of 1 : 4 and N/P charge ratio of 0.75 with 1.2 mu g DNA per well, HG-5 is better than Lipofectamine 2000.