A novel in vivo nanoparticle-mediated delivery for microRNA in a CLL mouse model: identification of miR-26a as a potential therapeutic agent

Purpose. Chronic lymphocytic Leukemia (CLL) is an indolent but incurable disease. MicroRNAs emerged as promising therapeutic molecules. However, the in vivo delivery of microRNAs is challenging. The purpose of this work is to develop an efficient novel delivery system for microRNAs in CLL mouse model and to identify new microRNAs as potential therapeutic agents. Results. We have successfully developed efficient immune-liposomes formulation composed of anionic lipoplex coupled to antiCD38 (mAb) to specifically target CLL cells. Interestingly, the developed nanoparticles (named CD38-NP) demonstrated approximately 70-fold increase in the level of miR-181b in leukemic splenocytes compared with the cationic polymer PEI. Among tested microRNAs, we successfully identify miR-26a as a potential therapeutic agent in CLL. First, miR-26a selected as a candidate among the group of miR/Anti-miRs tested in vitro and in vivo and viability/apoptosis measured. Second, its anti-leukemic role was validated in a long term treatment in mice with established leukemia. A protocol that included three weeks treatment with miR-26a mimics demonstrated a significant increase in the level of miR-26a in the leukemic splenocytes, accompanied by the down-modulation of the level of its target CDK6 protein. More importantly, a delay in the leukemic cell expansion (LE) was detected at the end of miR26a treatment. Conclusions. These results provide a novel delivery approach, which improves efficiency and specificity of delivery to CD38+ leukemic cells. In addition, we report for the first time that miR-26a exhibit a significant activity in reducing leukemic cells expansion.

Scopo. La Leucemia linfocitica cronica (LLC) è una malattia indolente, ma incurabile. I microRNA sono emersi come promettenti molecole terapeutiche. Tuttavia, la veicolazione dei microRNA in vivo rappresenta un punto molto critico per il loro utilizzo. Lo scopo di questo lavoro è quello di sviluppare un nuovo efficiente sistema di veicolazione di microRNA in un modello murino di LLC e di individuare nuovi microRNA da utilizzare come potenziali agenti terapeutici. Risultati. Nel nostro studio abbiamo sviluppato con successo un’efficiente formulazione immuno-lipidica composta da complessi lipidici anionici coniugati con anticorpo antiCD38 (mAb) in grado di riconoscere specificamente le cellule di CLL. È interessante evidenziare come la veicolazione del miR-181b mediante le nanoparticelle sviluppate (denominati CD38-NP) ha determinato un incremento dell’espressione del miR in splenociti leucemici di circa 70 volte in più rispetto al polimero cationico PEI. Tra i microRNA testati, abbiamo identificato con successo il miR-26a come potenziale agente terapeutico nella LLC. Inizialmente, il miR-26a è stato selezionato come possibile candidato in un gruppo di miR / anti-miR i cui effetti sulla vitalità/apoptosi sono stati valutati sia in vitro che in vivo. Successivamente, il suo ruolo anti-leucemico è stato validato con un trattamento a lungo termine in topi presentanti una leucemia confermata. Un protocollo che comprendeva tre settimane di trattamento con miR-26a ha dimostrato un aumento significativo del livello del miR-26a negli splenociti leucemici, accompagnato dalla riduzione del livello della sua proteina bersaglio CDK6. Ancora più importante, un rallentamento nell'espansione della popolazione cellulare leucemica (LE) è stato rilevato alla fine del trattamento con il miR26a. Conclusioni. Questi risultati illustrano un nuovo approccio di veicolazione dei microRNA, che migliora l'efficienza e la specificità della veicolazione nelle cellule leucemiche CD38 +. Inoltre, è emerso per la prima volta che miR-26a mostra una significativa attività nel ridurre l'espansione delle cellule leucemiche.