Arsonium-Containing Lipophosphoramides, Poly-Functional Nano-Carriers for Simultaneous Antibacterial Action and Eukaryotic Cell Transfection

Authors

  • Tony Le Gall,

    Corresponding author
    1. Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France
    • Tony Le Gall, Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France

      Paul-Alain Jaffrès, UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France.

      Tristan Montier, Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France

    Search for more papers by this author
  • Mathieu Berchel,

    1. UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France
    Search for more papers by this author
  • Sophie Le Hir,

    1. Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France
    Search for more papers by this author
  • Aurore Fraix,

    1. UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France
    Search for more papers by this author
  • Jean Yves Salaün,

    1. UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France
    Search for more papers by this author
  • Claude Férec,

    1. Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France
    Search for more papers by this author
  • Pierre Lehn,

    1. Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France
    Search for more papers by this author
  • Paul-Alain Jaffrès,

    Corresponding author
    1. UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France
    • Tony Le Gall, Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France

      Paul-Alain Jaffrès, UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France.

      Tristan Montier, Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France

    Search for more papers by this author
  • Tristan Montier

    Corresponding author
    1. Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France
    • Tony Le Gall, Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France

      Paul-Alain Jaffrès, UMR CNRS 6521; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté des Sciences, 6 avenue Victor Le Gorgeu, 29238 Brest, France.

      Tristan Montier, Unité INSERM 1078; SFR ScInBioS, Université de Bretagne Occidentale, Université Européenne de Bretagne, Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé, 22 avenue Camille Desmoulins, 29238 Brest, France

    Search for more papers by this author

Abstract

Gene therapy of diseases like cystic fibrosis (CF) would consist of delivering a gene medicine towards the lungs via the respiratory tract into the target epithelial cells. Accordingly, poly-functional nano-carriers are required in order to overcome the various successive barriers of such a complex environment, such as airway colonization with bacterial strains. In this work, the antibacterial effectiveness of a series of cationic lipids is investigated before evaluating its compatibility with gene transfer into human bronchial epithelial cells. Among the various compounds considered, some bearing a trimethyl-arsonium headgroup demonstrate very potent biocide effects towards clinically relevant bacterial strains. In contrast to cationic lipids exhibiting no or insufficient antibacterial potency, arsonium-containing lipophosphoramides can simultaneously inhibit bacteria while delivering DNA into eukaryotic cells, as efficiently and safely as in absence of bacteria. Moreover, such vectors can demonstrate antibacterial activity in vitro while retaining high gene transfection efficiency to the nasal epithelium as well as to the lungs in mice in vivo. Arsonium-containing amphiphiles are the first synthetic compounds shown to achieve efficient gene delivery in the presence of bacteria, a property particularly suitable for gene therapy strategies under infected conditions such as within the airways of CF patients.

Ancillary