Investigation of the peak action wavelength of light-activated gene transduction.
Investigation of the peak action wavelength of light-activated gene transduction.
复制标题
光激活基因转导的峰值作用波长的研究。
DOI：
10.1038/gt.2011.47
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发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
5.1
通讯作者：
Schwarz,EM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Myakishev-Rempel,M;Kuper,J;Mintz,B;Hutchinson,S;Voris,J;Zavislan,K;Offley,S;Nardia,FB;Yaseen,Z;Yen,T;Zavislan,JM;Maloney,MD;Schwarz,EM
光激活基因转导（LAGT）是一种通过紫外光预激活细胞，促进重组腺相关病毒载体转导的定位基因治疗方法。先前的研究表明，UVC诱导LAGT继发于嘧啶二聚体的形成，而UVA诱导LAGT继发于活性氧（ROS）的产生。然而，这些紫外线效应的经验UVB边界是未知的。因此，我们的目的是定义紫外线诱导的LAGT的作用光谱，独立于DNA损伤，并确定最佳波长，以最大限度地提高安全性和有效性。288、311和320 nm的UV产生显著的剂量依赖性LAGT效应，其中在311 nm处4 kJ m− 2时观察到最大值（800倍）。与其稳健的细胞毒性一致，288 nm在所有测试剂量下产生显著高水平的DNA损伤，而311、320和330 nm不产生嘧啶二聚体，并且产生低水平的DNA损伤（通过彗星试验检测）。尽管288 nm未能诱导活性氧，但其他波长均有效，其中在311 nm处使用30 kJ m-2时观察到最大（10倍）效果。一项评估311 nm诱导的兔关节软骨细胞LAGT的体内初步研究表明，转导显著增加6.6倍（P< 0.05），细胞毒性不明显。总之，基于其在峰值剂量下的上级功效及其比测试的其他UV波长显著更宽的宽安全范围，发现311 nm是LAGT的最佳波长。
Light-activated gene transduction (LAGT) is an approach to localize gene therapy via preactivation of cells with UV light, which facilitates transduction by recombinant adeno-associated virus vectors. Previous studies demonstrated that UVC induces LAGT secondary to pyrimidine dimer formation, whereas UVA induces LAGT secondary to reactive-oxygen species (ROS) generation. However, the empirical UVB boundary of these UV effects is unknown. Thus, we aimed to define the action spectra for UV-induced LAGT independent of DNA damage and determine an optimal wavelength to maximize safety and efficacy. UV at 288, 311 and 320 nm produced significant dose-dependent LAGT effects, of which the maximum (800-fold) was observed with 4 kJ m− 2 at 311 nm. Consistent with its robust cytotoxicity, 288 nm produced significantly high levels of DNA damage at all doses tested, whereas 311, 320 and 330 nm did not generate pyrimidine dimers and produced low levels of DNA damage detected by comet assay. Although 288 nm failed to induce ROS, the other wavelengths were effective, with the maximum (10-fold) effect observed with 30 kJ m− 2 at 311 nm. An in vivo pilot study assessing 311 nm-induced LAGT of rabbit articular chondrocytes demonstrated a significant 6.6-fold (P< 0.05) increase in transduction with insignificant cytotoxicity. In conclusion, 311 nm was found to be the optimal wavelength for LAGT on the basis of its superior efficacy at the peak dose and its broad safety range that is remarkably wider than the other UV wavelengths tested.
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