Decoy Oligodeoxynucleotides to Treat Inflammatory Diseases

Hecker, Markus; Wagner, Swen; Henning, Stefan; Wagner, Andreas H.

doi:10.1039/9781847558275-00163

Cited by 5 publications

(6 citation statements)

References 57 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“… 17 , 18 This energy-dependent transport mechanism of “naked” dODN is clearly distinct from the endocytotic pathway that has been described for antisense ODNs and involves both a saturable carrier-mediated component as well as a receptor-mediated podocytosis with subsequent intracellular release from caveloae vesicles. 21 In addition, the length (i.e., uptake of decoy ODNs greater than 25-mer in size tends to be rather poor) but also certain sequence characteristics of the double-stranded DNA molecules seem to be important for the speed by which they are taken up by the target cell. 21 Cationic lipids, such as the Lipofectamine that can greatly enhance plasmid DNA uptake, have only a modest impact on in vivo delivery of ODNs.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“… 21 In addition, the length (i.e., uptake of decoy ODNs greater than 25-mer in size tends to be rather poor) but also certain sequence characteristics of the double-stranded DNA molecules seem to be important for the speed by which they are taken up by the target cell. 21 Cationic lipids, such as the Lipofectamine that can greatly enhance plasmid DNA uptake, have only a modest impact on in vivo delivery of ODNs. 22 ODN taken up via the Lipofectamine-mediated delivery could be exclusively detected in the cytosol and presumably ends in the lysosomal pathway for degradation, 37 , 38 whereas the “naked” dODN was detectable in the cytosol and nucleus.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“… 17 , 18 , 19 , 20 dODNs are taken up efficiently by their target cells without any delivery aid through an energy-dependent carrier-mediated transport mechanism. 21 These short double-stranded DNA sequences have successfully been used to bind specifically and neutralize transcription factors in cultured cells or in vivo, rendering them incapable of subsequent binding to the promoter region and induce the expression of target genes. 22 We hypothesized that ex vivo aortic AP-1 neutralization by anti-AP-1 dODN leads to reduction of MMP expression and therefore reduces aortic elastolysis in an aortic transplantation murine Marfan model (mgR/mgR).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

AP-1 Oligodeoxynucleotides Reduce Aortic Elastolysis in a Murine Model of Marfan Syndrome

Arif

Zaradzki

Remes

et al. 2017

Molecular Therapy - Nucleic Acids

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Marfan syndrome is characterized by high expression of matrix metalloproteinases (MMPs) in aortic smooth muscle cells (AoSMCs) associated with medial elastolysis and aortic root aneurysm. We aimed to reduce aortic elastolysis through decrease of MMP expression with decoy oligodeoxynucleotides (dODNs) neutralizing the transcription factor activating factor-1 (AP-1). AP-1 abundance in nuclear extracts as well as MMP-2 and MMP-9 expression were significantly increased in isolated mAoSMC of mgR/mgR Marfan mice compared to wild-type cells. Exposure to AP-1 neutralizing dODNs resulted in a significant reduction of basal and interleukin-1β-stimulated MMP expression and activity in mAoSMCs. Moreover, increased migration and formation of superoxide radical anions was substantially decreased in mAoSMCs by AP-1 dODN treatment. Aortic grafts from donor Marfan mice were treated with AP-1- dODN ex vivo and implanted as infrarenal aortic interposition grafts in mgR/mgR mice. Pretreatment of aortic grafts with AP-1 dODN led to reduced elastolysis, macrophage infiltration, and MMP activity. Permeability of the endothelial monolayer was increased for dODN in mgR/mgR aortae with observed loss of tight junction proteins ZO-1 and occludin, enabling dODN to reach the tunica media. Targeting AP-1 activity offers a new potential strategy to treat the vascular phenotype associated with Marfan syndrome.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

AP-1 Oligodeoxynucleotides Reduce Aortic Elastolysis in a Murine Model of Marfan Syndrome

Arif

Zaradzki

Remes

et al. 2017

Molecular Therapy - Nucleic Acids

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…It is determined by the alignment of many identified binding sites in the promoter of many target genes across different species. After cellular uptake, TFD molecules compete in the cytoplasm or nucleus with promoter regions to bind activated transcription factors [ 40 ]. This binding interferes with an aberrant expression of the disease-related genes of activated pathways based on that specific transcription factor or transcription factor family.…”

Section: Transcription Factor Decoy Technologymentioning

confidence: 99%

Translational Medicine: Towards Gene Therapy of Marfan Syndrome

Kallenbach

Remes

Müller

et al. 2022

JCM

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Marfan syndrome (MFS) is one of the most common inherited disorders of connective tissue caused by mutations of the fibrillin-1 gene (FBN1). Vascular abnormalities, such as the enlargement of the aorta with the risk of life-threatening rupture are frequently observed. However, current treatment is limited and therapeutic options focus solely on symptomatic therapy. Gene therapy focuses on genetically modifying cells to produce a therapeutic effect and may be a promising treatment option for MFS. Here, we first provide an overview of the historical background and characterization of MFS. Subsequently, we summarise current gene therapy options and possible translational concepts for this inherited disorder that affects connective tissue.

show abstract

“…Somit können sie kompetitiv TFs binden und auf diese Weise die Expression von Genen inhibieren. [198,199] Im Gegensatz zu anderen ON-Therapeutika besitzen sie den Vorteil, dass kurze dsDNAs von Zellen aufgenommen werden können, [198,199] wobei dies über die Bindung an Rezeptoren oder carrier-basiert erfolgen kann. Ein Problem dieses Ansatzes stellt jedoch die geringe Nukleasestabilität der dsDNA im zellulären Milieu dar.…”

Section: Rnai Und Mirnaunclassified

Adaptormoleküle zur Rekrutierung von Transkriptionsfaktoren oder miRNAs an nicht native Bindestellen

Bolz¹

View full text Add to dashboard Cite

Die Kontrolle der Genexpression ist eines der großen Ziele der chemischen Biologie. Gemäß dem klassischen Dogma der Molekularbiologe verläuft der Fluss der genetischen Information über die Transkription von DNA zur messenger RNA (mRNA) und durch die Translation von mRNA zu Proteinen. Auch wenn der ursprünglichen Formulierung dieses Dogmas verschiedene Aspekte hinzugefügt wurden, bleibt die Kernaussage unverändert. Eine Störung der Genexpression ist in vielen Fällen die Ursache für schwerwiegende Erkrankungen. Klassische Therapeutika, die im Allgemeinen aus kleinen Molekülen bestehen, können pathogene Proteine spezifisch binden und inhibieren. Allerdings greifen diese Wirkstoffe am Ende der Produktionskette ein und nicht alle Proteine können adressiert werden. Im Gegensatz dazu könnte ein Eingriff auf der Ebene der Transkription oder Translation die Expression der pathogenen Proteine auf ein normales Maß senken oder ganz verhindern. Als entscheidende Regulatoren der Genexpression stellen Transkriptionsfaktoren (TFs) einen interessanten Angriffspunkt zur Kontrolle der Transkription dar. TFs können über den Kontakt zu weiteren Proteinen die RNA Polymerase II rekrutieren und so die Transkription starten. Für die Translation ist die Halbwertszeit der mRNA ein entscheidender Faktor. Die Lebensdauer wird durch eine Vielzahl an Proteinen und micro RNAs (miRNAs) reguliert. MiRNAs sind kurze Oligonukleotide, die in Argonautproteine eingebaut werden können. Die daraus resultierenden RNA-induced silencing complexes (RISCs) sind in der Lage, den Abbau der mRNA einzuleiten. Sowohl TFs als auch RISCs besitzen dabei Nukleinsäure-bindende Untereinheiten, die mit spezifische Sequenzen assoziieren. In gewisser Weise ist die molekulare Erkennung der Nukleinsäuren vergleichbar mit einer Postsendung, die aufgrund der Adresse korrekt zugestellt wird. Um in diesem Bild des täglichen Lebens zu bleiben: Bei einem Wechsel des Wohnorts ist es üblich, einen Nachsendeauftrag zu stellen. Dabei wird die alte Anschrift auf den Postsendungen mit einem neuen Adressetikett überklebt und die Zustellung erfolgt an den neuen Wohnort. Das zentrale Thema dieser Dissertation ist, dieses „Umetikettieren“ auch auf TFs und RISCs zu übertragen. Hierbei ist es notwendig, die Nukleinsäure-bindenden Untereinheiten der Komplexe, also die „alte Adresse“, vollständig zu blockieren und gleichzeitig eine hohe Affinität zu einer neuen Sequenz zu erzeugen. Hierzu könnten bifunktionale Adaptormoleküle verwendet werden. Die Adaptoren für die Rekrutierung von TFs müssen in der Lage sein, sowohl die doppelsträngige DNA (dsDNA) als auch einen TF zu binden (Abbildung I). Dabei sollte eine Selbstbindung des Adaptors vermieden werden. In dieser Arbeit wurde der TF Sp1 als Ziel gewählt, da er an GC-reiche dsDNAs bindet. Dies ermöglicht die Wahl einer AT- oder GA reichen DNA-Sequenz als Ziel der Umleitung, wodurch eine Selbstbindung des Adaptors minimiert werden sollte. Zur Erkennung der DNA war geplant, Pyrrol-Imidazol-Polyamide (PIPs), triplexbildende Oligonukleotide (TFOs) oder pseudokomplementäre PNAs einzusetzen. Für Letztere war es möglich, eine neue Syntheseroute zu einem Fmoc geschützten Thiouracil-Monomer zu entwerfen. Dabei konnte eine selektive Alkylierung an der N1-Position des Thiouracils durchgeführt werden. Auf Basis der PIPs und der TFOs wurden jeweils verschiedene Adaptoren entworfen, deren Bindung zu ihren Zielen mit Band-Shift-Experimenten und im Fall der PIPs zusätzlich mit fluoreszenzbasierten Pulldown-Experimenten gezeigt wurde. Im Rahmen dieser Versuche zeigte sich, dass die PIP-basierten Systeme deutlich besser an die Zielsequenzen banden als die TFO-basierten Adaptoren. Das Konjugat K5a besaß hierbei die besten Eigenschaften. Weiterhin konnte mit diesem Adaptor in Pulldown-Experimenten gezeigt werden, dass Sp1 auf eine nicht kanonische AT-reiche Bindestelle umgeleitet wurde. Im Anschluss konnte das Sp1 in Western-Blots detektiert werden. Des Weiteren ließ sich zeigen, dass K5a in einem HeLa Lysat über mehrere Stunden stabil war und somit eine Anwendung in Zellkulturexperimenten möglich sein sollte. Für die Rekrutierung der RISCs war lediglich eine Erkennung zweier einzelsträngiger RNA-Abschnitte notwendig. Hierzu wurden zwei LNAs oder LNA/DNA-Mixmere verwendet, die über einen Linker verknüpft waren (Abbildung I). Als Folge dieses Aufbaus mussten die beiden Adaptorhälften orthogonal sein, da eine Selbstbindung des Adaptors leichter als bei den TF-Adaptoren auftreten konnte. Diese Adaptoren wurden mit Band-Shift- und fluoreszenzbasierten Pulldown-Experimenten auf ihre Fähigkeit, eine Cy5-gelabelte miRNA auf eine Ziel-RNA umzuleiten, überprüft. Es konnte beobachtet werden, dass all-LNA Adaptoren sehr viele off-target-Effekt aufwiesen, welche die Umleitung von miRNAs verhinderte. Im Gegensatz dazu konnten mit DNA/LNA-Mixmeren eine vollständige Umleitung von miRNA-Modellen beobachtet werden. Es war ebenfalls möglich, spezifische RISCs aus HeLa-Lysaten mit unterschiedlichen Adaptoren in Pulldown-Experimenten zu isolieren und in nachfolgenden Western-Blots zu detektieren. Nachdem gezeigt war, dass eine Umleitung in vitro gelang, sollte die Funktion der Adaptoren in Zellkulturexperimenten geprüft werden. Allerdings konnten in diesen Versuchen keine eindeutigen Ergebnisse erhalten werden, sodass die biologische Relevanz der RISC-Umleitung bislang noch nicht bestätigt werden konnte.

show abstract

Decoy Oligodeoxynucleotides to Treat Inflammatory Diseases

Cited by 5 publications

References 57 publications

AP-1 Oligodeoxynucleotides Reduce Aortic Elastolysis in a Murine Model of Marfan Syndrome

AP-1 Oligodeoxynucleotides Reduce Aortic Elastolysis in a Murine Model of Marfan Syndrome

Translational Medicine: Towards Gene Therapy of Marfan Syndrome

Adaptormoleküle zur Rekrutierung von Transkriptionsfaktoren oder miRNAs an nicht native Bindestellen

Contact Info

Product

Resources

About