siRNA-gold nanoparticle mediated ganglioside depletion for diabetic wound healing

siRNA-金纳米粒子介导的神经节苷脂消耗促进糖尿病伤口愈合

基本信息

  • 批准号:
    8435386
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.04万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-03-01 至 2014-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Improved management of wound healing represents a significant unmet need in the United States, particularly in individuals with obesity and type 2 diabetes. In addition, the molecular events that lead to insulin resistance remain poorly understood. Recent studies suggest that ganglioside GM3, a sialylated membrane glycosphingolipid, is a critical mediator of insulin resistance, as evidenced by the reversal of insulin resistance following ganglioside depletion in cultured adipocytes and diabetic mouse models. We have discovered that GM3 accumulates in keratinocyte (KC) membranes in diabetic mice, and that depletion of GM3 reverses their wound healing defect. We propose that genetic inhibition of ganglioside synthesis through the use of a novel nanotechnology approach will reverse impaired wound healing in KCs under high glucose conditions and in diabetic mice. The long-term goals of this project are to apply gene-suppressing topically-applied nanoparticles that block ganglioside biosynthesis as a new means to address the impaired wound healing in diabetics and to better understand how gangliosides impact KC proliferation and motility. We will use our unique oligonucleotide-conjugated gold nanoparticles (Au NPs), single agents that show universal uptake in cells and highly efficient gene knockdown. We will first evaluate the efficacy and safety of topically-applied GM3 synthase siRNA-Au NPs, which deplete gangliosides, in accelerating healing in diabetic mouse models. Next, we will determine how gangliosides impact KC motility. Using DNA- and siRNA-Au NPs to increase and deplete ganglioside GM3, respectively, we will assess KC proliferation and wound closure in vitro. We will then examine the effect of gangliosides on insulin receptor (IR), insulin-like growth factor-1 receptor-integrin (IGF- 1R), and epidermal growth factor receptor (EGFR) activation, all of which impact KC wound healing. Finally, we will evaluate the impact of GM3 depletion on glucose-induced insulin resistance. These studies will increase our understanding of the role of glycosphingolipids in wound healing. In addition, reversal of the wound healing defect in obese diabetic mice by topical administration of our nanoparticle-conjugated nucleic acid inhibitors of ganglioside synthesis will be an innovative means to promote wound healing in chronic wounds. These studies promise to have great impact in the treatment of wounds in humans, particularly in individuals with insulin-resistant diabetes.
描述(由申请人提供):改善伤口愈合的管理代表了美国的重要需求,尤其是在肥胖和2型糖尿病的人中。此外,导致胰岛素抵抗的分子事件仍然很少理解。最近的研究表明,神经苷GM3是一种溶解的膜糖磷脂脂,是胰岛素抵抗的关键介体,这是在培养的脂肪细胞和糖尿病小鼠模型中神经节苷脂消耗后胰岛素耐药性的逆转来证明的。我们发现GM3在糖尿病小鼠的角质形成细胞(KC)膜中积聚,并且GM3的耗竭会逆转其伤口愈合缺陷。我们提出,通过使用新型纳米技术方法对神经节苷脂合成的遗传抑制作用将在高葡萄糖条件下和糖尿病小鼠中逆转KCS的伤口愈合受损。该项目的长期目标是应用局部施加的基因抑制,将神经节苷脂的生物合成阻塞作为解决糖尿病患者伤口受损的伤口愈合的一种新手段,并更好地了解神经节剂如何影响KC的增殖和运动。我们将使用独特的寡核苷酸偶联金纳米颗粒(AU NP),单个药物在细胞中显示出普遍摄取和高效的基因敲低。我们将首先评估局部应用的GM3合酶siRNA-AU NP的功效和安全性,该NP耗尽了神经节剂,可加速糖尿病小鼠模型中的愈合。接下来,我们将确定神经节苷脂如何影响KC运动。使用DNA-和siRNA-AU NP分别增加和耗尽神经节苷脂GM3,我们将在体外评估KC增殖和伤口闭合。然后,我们将检查神经毒剂对胰岛素受体(IR),胰岛素样生长因子-1受体共联素整合蛋白的影响 (IGF-1R)和表皮生长因子受体(EGFR)激活,所有这些都会影响KC伤口愈合。最后,我们将评估GM3耗竭对葡萄糖诱导的胰岛素抵抗的影响。这些研究将增加我们对糖磷脂脂在伤口愈合中的作用的理解。此外,通过局部给予我们的纳米颗粒偶联的核酸合成的核酸抑制剂,肥胖糖尿病小鼠中伤口愈合缺陷的逆转将是促进慢性伤口伤口愈合的一种创新手段。这些研究有望对人类伤口的治疗产生重大影响,尤其是在耐胰岛素糖尿病患者中。

项目成果

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