Recovering and standardizing of the original genotherapeutic construction for stimulation of nervous tissue regeneration

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Traumatic nerve injury is one of the most common cause of permanent disability. The problem of nerve regeneration is based on the slow growth of nerve fibers and short-term production of neutrophic factors (NGF, BDNF, NT-3, GDNF, etc.), which stimulate the survival of damaged neurons and growth of nerve fibers. In most cases, the intrinsic regenerative potential is insufficient to restore innervation, which requires the replacement therapy with neurotrophins.

One of the most promising therapeutic approaches for regenerative medicine is gene therapy that allows to prolong the local production of neurotrophic factors. Previously, we created a bicistronic gene therapy construct pNCure (a plasmid for the treatment of nerves), based on the modified pVax1 plasmid construct approved by the FDA (U.S. Food and Drug Administration), and encoding the cDNA sequences of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and urokinase-type plasminogen activator (uPA). It revealed a prominent therapeutic activity in a model of traumatic nerve injury in mice.

Gene therapy products is a particular class of drugs that need particular approaches to production, purification and standartization. There is practically no information on the purification and standardization of gene therapy drugs in Russian, and this is the topic of our manuscript. Here, we have elucidated the issues of plasmid production in E. coli cells with subsequent multistage purification, as well as the issues of evaluation the identity and quantity of the plasmid (using PCR and UV spectrometry methods), and determination of pH and quantity of related and secondary impurities within the substance. The results of the study have demonstrated that the proposed approach to plasmid production, purification and standartization allows to obtain the desired high-quality gene therapy drug that meets all the requirements of the XIV State Pharmacopia.

About the authors

M. N. Karagyaur

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: m.karagyaur@mail.ru

Ph.D (Biol.), Senior Research Scientist, Institute for Regenerative Medicine, Medical Research and Education Center

Russian Federation, Moscow

A. I. Rostovtseva

Lomonosov Moscow State University

Email: s.rostov94@mail.ru

Post-graduate Student, Faculty of Medicine

Russian Federation, Moscow

P. S. Klimovich

Lomonosov Moscow State University

Email: lex2050@mail.ru

Ph.D (Biol.), Senior Research Scientist, Faculty of Medicine

Russian Federation, Moscow

V. Yu. Balabanyan

Lomonosov Moscow State University

Email: bal.pharm@mail.ru

Dr.Sc. (Pharm.), Leading Research Scientist, Institute for Regenerative Medicine, Medical Research and Education Center

Russian Federation, Moscow

D. V. Stambolsky

Lomonosov Moscow State University

Email: dstambolsky@gmail.com

Ph.D (Biol.), Leading Research Scientist, Medical Research and Education Center

Russian Federation, Moscow

References

  1. Rasulić L., Savić A., Vitošević F., et al. Iatrogenic peripheral nerve injuries-surgical treatment and outcome: 10 Years' Experience. World Neurosurg. 2017; 103: 841–851.e6. doi: 10.1016/j.wneu.2017.04.099.
  2. Björkman M.A., Björkman-Burtscher I.M., Mannfolk P., et al. Reconstruction of sciatic nerve after traumatic injury in humans – factors influencing outcome as related to neurobiological knowledge from animal. J Brachial Plex Peripher Nerve Inj. 2012; 7(1): 7. doi: 10.1186/1749-7221-7-7.
  3. Gordon B. Neurotrophic factors and their receptors in axonal regeneration and functional recovery after peripheral nerve injury. Molecular Neurobiology. 2003; 27(3): 277–323.
  4. Frostick S.P., Yin Q., Kemp G.J. Schwann cells, neurotrophic factors, and peripheral nerve regeneration. Microsurgery. 1998. 18: 397–405.
  5. Gu X., Ding F., Yang Y., et al. Construction of tissue engineered nerve grafts and their application in peripheral nerve regeneration. Prog Neurobiol. 2011; 93: 204–230.
  6. Karagyaur M., Dyikanov D., Makarevich P., et al. Non-viral transfer of BDNF and uPA stimulates peripheral nerve regeneration. Biomed Pharmacother. 2015; 74: 63–70.
  7. Lykissas M.G., Batistatou A.K., Charalabopoulos K.A., et al. The role of neurotrophins in axonal growth, guidance, and regeneration. Curr Neurovasc Res. 2007; 4: 143-151.
  8. Zhang J.Y., Luo X.G., Xian C.J., et al. Endogenous BDNF is required for myelination and regeneration of injured sciatic nerve in rodents. Eur. J. Neurosci. 2000; 12: 4171–4180.
  9. Karagyaur M., Rostovtseva A., Semina E. et al. A bicistronic plasmid encoding brain-derived neurotrophic factor and urokinase plasminogen activatorstimulates peripheral nerve regeneration after injury. J Pharm Exp Therapeutics. 2020; 372(3): 248–255. doi: 10.1124/jpet.119.261594.
  10. Государственная фармакопея Российской Федерации. В 4-х томах. Изд. XIV. М. 2018 (Gosudarstvennaja farmakopeja Rossijskoj Federacii. V 4-h tomah. Izd. XIV. M. 2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (29KB)
3. Fig. 2

Download (34KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».