siRNA 脂质纳米输送载体的研究进展
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多西他赛纳米脂质载体的研究一、概要多西他赛(Docetaxel)是一种常用的抗肿瘤药物,主要用于治疗多种类型的恶性肿瘤。
然而由于多西他赛在体内主要通过肝脏进行代谢,其血药浓度较低,导致其治疗效果受到限制。
因此研究一种有效的纳米脂质载体系统以提高多西他赛的生物利用度和疗效具有重要意义。
近年来纳米脂质载体技术在药物输送领域取得了显著进展,为解决多西他赛等药物的低生物利用度问题提供了新的途径。
本研究旨在构建一种高效的多西他赛纳米脂质载体,并对其进行体外和动物实验验证其对多西他赛的增溶、包载和稳定性的影响。
通过优化载体结构和表面修饰,实现多西他赛在体内的高分布和靶向性释放,从而提高多西他赛的疗效和降低毒副作用。
1.研究背景和意义多西他赛是一种常用的抗肿瘤药物,其在治疗多种恶性肿瘤方面具有显著的疗效。
然而由于多西他赛的药代动力学特性和组织分布的不均匀性,导致其在体内的生物利用度较低,限制了其在临床治疗中的应用。
因此开发一种高效的多西他赛给药途径具有重要的研究意义。
纳米脂质载体作为一种新型的药物递送系统,具有高度的选择性和靶向性,能够在体内有效传递药物,提高药物的生物利用度。
近年来纳米脂质载体在药物递送领域的研究取得了显著的进展,为解决多西他赛等抗癌药物的给药难题提供了新的思路。
本研究旨在探讨多西他赛纳米脂质载体的制备方法、性质及其在肿瘤细胞中的表达和作用机制,为优化多西他赛的给药途径提供理论依据和实验基础。
通过构建高效、低毒性的多西他赛纳米脂质载体,实现多西他赛在肿瘤细胞内的高浓度富集,从而提高其在肿瘤治疗中的疗效。
同时研究多西他赛纳米脂质载体的生物相容性和稳定性,为其在临床应用中提供保障。
2.多西他赛的作用及副作用多西他赛是一种抗肿瘤药物,主要用于治疗乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌等多种恶性肿瘤。
其作用机制主要是通过抑制微管蛋白的解聚,从而阻止肿瘤细胞的有丝分裂,达到抑制肿瘤生长和扩散的目的。
多西他赛在临床应用中取得了显著的疗效,但同时也伴随着一定的副作用。
第42卷㊀第5期2023年㊀10月北京生物医学工程BeijingBiomedicalEngineeringVol 42㊀No 5October㊀2023㊃综㊀述㊃作者单位:1㊀上海理工大学健康科学与工程学院(上海㊀200093)2㊀上海健康医学院(上海㊀201318)通信作者:朱君,E⁃mail:yzjzhu@163 com;李伟,E⁃mail:410416827@qq comsiRNA非病毒载体递送用于肿瘤治疗的研究进展王飞1㊀严辰玥2㊀孙嘉2㊀商宇萌2㊀李伟2㊀朱君2摘㊀要㊀近年来基于RNA干扰(RNAinterference,RNAi)的基因治疗技术在肿瘤治疗方面引起广泛关注㊂在常规药物治疗无效的情况下,RNAi为癌症患者带来了新的希望㊂但是,由于小分子干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)在体内存在易降解㊁难递送等问题,极大地限制了其临床转化潜力㊂纳米载体以其独特的尺寸效应和多样的修饰策略,能够介导高效㊁靶向的RNA递送,以实现其基因沉默㊂本文综述了RNAi在基因治疗中的作用机制以及体内递送siRNA的不同载体,介绍了载体体内递送siRNA的主要障碍和作用靶点,并比较了不同载体在siRNA递送中的优势和不足,为新载体的设计提供借鉴,推动RNA干扰疗法向临床的转化㊂关键词㊀RNA干扰;小分子干扰RNA;基因沉默;纳米载体;肿瘤治疗DOI:10 3969/j.issn.1002-3208 2023 05 018.中图分类号㊀R318 04㊀㊀文献标志码㊀A㊀㊀文章编号㊀1002-3208(2023)05-0541-05本文著录格式㊀王飞,严辰玥,孙嘉,等.siRNA非病毒载体递送用于肿瘤治疗的研究进展[J].北京生物医学工程,2023,42(5):541-545.WANGFei,YANChenyue,SUNJia,etal.Researchprogressofnon⁃viraldeliveryofsiRNAfortumortherapy[J].BeijingBiomedicalEngineering,2023,42(5):541-545.Researchprogressofnon⁃viraldeliveryofsiRNAfortumortherapyWANGFei1,YANChenyue2,SUNJia2,SHANGYumeng2,LIWei2,ZHUJun21㊀SchoolofHealthScienceandEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai㊀200093;2㊀ShanghaiUniversityofMedicine&HealthSciences,Shanghai㊀201318Correspondingauthors:ZHUJun(E⁃mail:yzjzhu@163 com);LIWei(E⁃mail:410416827@qq com)ʌAbstractɔ㊀Inrecentyears,genetherapybasedonRNAinterference(RNAi)hasattractedwideattentionintumortherapy.RNAioffersnewhopeforcancerpatientswhenconventionaldrugtreatmentsareineffective.However,duetotheproblemssuchaseasydegradationanddifficultdeliveryofsmallinterferingRNA(siRNA)invivo,itsclinicaltransformationpotentialisgreatlylimited.Withitsuniquesizeeffectandvariousmodificationstrategies,nano⁃carriercanmediateefficientandtargetedRNAdeliverytoachievegenesilencing.ThispaperreviewsthemechanismofRNAiingenetherapyanddifferentcarriersfordeliveringsiRNAinvivo,introducesthemainobstaclesandtargetsofsiRNAdeliveryinvivo,andcomparestheadvantagesanddisadvantagesofdifferentcarriersinsiRNAdelivery,soastoprovidereferenceforthedesignofnewvectorsandpromotethetransformationofRNAitherapytoclinic.ʌKeywordsɔ㊀RNAinterference;smallinterferingRNA;genesilencing;nano⁃carrier;tumortherapy0㊀引言癌症是全球死亡率最高的非传染性疾病之一,已经成为人类生命健康的主要威胁[1]㊂通过手术㊁放化疗等传统方法治疗癌症通常费用昂贵,且患者痛苦,有时甚至效率低下㊂癌症的基因治疗具有疗效高㊁副作用小等优点[2]㊂其中RNAi是一种是将非编码双链RNA(double⁃strandedRNA,dsRNA)送入癌细胞,引发靶向信使RNA(messengerRNA,mRNA)的同源依赖性降解,从而导致特异性的基因沉默机制[3-4]㊂由dsRNA引起的基因沉默现象最早在植物中观察到,其中siRNA是一种可以沉默靶基因表达,具有特定序列和长度(21 23个碱基对)的dsRNA分子㊂它可以由dsRNA经Dicer酶裂解后在胞内生成,也可以通过人工合成㊂进入胞浆后的siRNA与Ago蛋白形成RNA诱导的沉默复合物(RNA⁃inducedsilencingcomplex,RISC)㊂在RISC中siRNA裂解,随后由反义链对靶mRNA进行碱基配对酶切,抑制了目标RNA翻译为蛋白质,达到基因沉默的目的[5-6]㊂FDA批准Alnylam生产的ONPATTRO投入临床治疗[7],标志着RNA成为继化学和蛋白质疗法之后在制药学的第三个里程碑㊂目前siRNA非病毒载体递送用于肿瘤治疗已成为纳米生物医药的研究热点㊂siRNA可以通过诱导mRNA的降解,以序列特异性的方式抑制致癌基因的表达,在细胞信号转导中发挥重要作用,因此基于siRNA的抗癌药物具有广泛的应用前景㊂但是目前siRNA递送的主要障碍有:全身给药后siRNA在体内的非特异性分布造成的低转染效率,引起免疫反应及毒性;siRNA易受核酸酶的降解以及网状内皮系统的清除;血管内皮壁㊁多重组织的物理屏障阻碍了siRNA药物导入肿瘤细胞;siRNA被细胞摄取和内吞效应低;siRNA无法实现高效的内体逃逸以及其对mRNA的脱靶效应㊂为了克服这些问题,本文将围绕siRNA非病毒载体进行综述,主要包括载体的体内递送过程㊁不同载体用于siRNA递送中的优势和不足,以及它们中一些已经进入临床试验的siRNA载体及制剂,为新载体的设计提供借鉴,推动RNAi疗法向临床的转化㊂1㊀siRNA药物用于治疗的主要障碍及作用靶点㊀㊀通过化学修饰和特定序列设计的RNAi疗法几乎能够降解任何基因mRNA转录物,具有高度特异性㊂同时它依赖ATP的供能,通过天然的调节途径,以催化作用的方式将抑制特定基因表达的效率最大化㊂选择合适的靶点和给药途径非常重要㊂siRNA在消化道内的不稳定性以及其对于肠道上皮细胞的低渗透性都严重阻碍了口服给药的进行㊂同时皮下注射也受到亲脂性和载体大小的限制㊂相比之下,静脉注射是首选㊂静脉注射后裸露的siRNA分子会被血清核酸内切酶降解,最终被肾脏清除[8]㊂同时网状内皮系统(如肝㊁脾)巨噬细胞的非特异性摄取也会对它们造成吞噬破坏㊂在细胞外屏障方面,细胞外基质的复杂性㊁siRNA与细胞膜之间的电荷排斥以及选择性区域(如血脑屏障)的紧密连接都阻碍siRNA对组织的渗透[9-10]㊂在细胞内屏障中,通过内吞作用进入胞内的siRNA分子如果无法实现早期的内体逃逸,则会被溶酶体酸化降解以及胞吐排出[11]㊂逃逸到细胞质中的外源性siRNA还可能会造成靶基因以外的基因表达减少,具有潜在治疗风险㊂此外,siRNA序列中的特殊结构可能会通过激活Toll样受体,产生干扰素(α或β)和炎性细胞因子,触发不必要的免疫反应㊂针对药物和抗体难以抑制的转录因子和某些关键的肿瘤蛋白(如Ras)[12],siRNA可以通过碱基配对识别其靶标㊂目前已有多种靶点被开发出来用于抗肿瘤药物的筛选,包括程序性死亡因子配体-1(programmeddeathligand1,PD-L1)㊁细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxicT-lymphocyte⁃associatedprotein4,CTLA4)㊁表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)㊁血管内皮生长因子等㊂根据靶标作用机制可以将其分为靶向肿瘤形成调控机制㊁肿瘤微环境㊁肿瘤免疫调节㊁肿瘤生物标志物及肿瘤干细胞㊂EGFR常在非小细胞肺癌中表达异常,其中19号外显因子缺失突变最为常见㊂它激活了EGFR的酪氨酸激酶活性,从而诱导下游的促生长信号通路㊂Nascimento等[13]将构建的针对致癌EGFR突变体的等位基因特异性siRNA递送到肺肿瘤模型中,成功诱导了其凋亡㊂针对PD-L1和CTLA4的免疫疗法已经在治疗黑色素瘤㊁霍奇金淋巴瘤㊁非小细胞肺癌和膀胱癌中获得了进展㊂2㊀siRNA递送载体的主要类型开发合适的载体显得非常必要㊂目前研究主要集中在开发保护siRNA不受核酸酶影响的载体㊂载体通常以静电或共价方式[14]与siRNA结合形成纳米颗粒㊂㊃245㊃北京生物医学工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2 1㊀脂质体及脂质类似物脂质体制剂具有高度的生物相容性,作为最成熟的RNA载体已成功应用于COVID-19mRNA疫苗的递送,推动了基因治疗的边界㊂脂质体中阳离子脂类最常见,它通过静电吸附的方式显著提高了体外转染效率㊂目前大多数脂质复合物在阳离子脂类的基础上添加了如二油酰磷脂酰胆碱(dioleoylphosphatidylcholine,DOPC)㊁二油酰磷脂酰乙醇胺(dioleoylphosphatidylethanolamine,DOPE)㊁胆固醇[15]和其他一些天然脂类㊂这些中性辅助脂质提高了载体的稳定性和细胞摄取率㊂Hattori等[16]制备了17种由阳离子脂质和DOPE组成的脂质复合物,结果表明不同的阳离子脂质类型对静脉注射后siRNA的生物分布和抑制效率影响显著㊂相比之下,环境响应型脂质是一类新型的脂质传递系统㊂这些脂质具有简单的化学结构,并对肿瘤微环境的变化作出响应(如可电离且pH敏感的可质子化氨基脂)㊂与阳离子脂质不同,可质子化氨基脂中的氨基头基在酸性pH下会电离而带强正电荷,电荷密度控制着颗粒之间的相互作用并抗衡离子的吸附,从而控制着纳米颗粒的稳定性㊂多项研究表明肿瘤微环境响应型脂质疗效高且副作用低,但其在克服免疫系统的清除实现最大递送效率方面还需进一步优化㊂临床上脂质体制剂Atu027和ALN-VSP02已经分别完成了Ⅰ/Ⅱ期和Ⅰ期试验㊂其中Atu027是一种针对蛋白激酶N3的特异性siRNA制剂,它联合吉西他滨在治疗晚期胰腺癌受试者上显示出良好的安全性和耐受性㊂同时Tekmira公司研发出一款靶向于Polo样激酶1的siRNA药物TKM-080301㊂针对该药物开展的Ⅰ/Ⅱ期临床研究在晚期实体瘤患者中进行,结果证明了它的抗肿瘤活性和良好耐受性㊂2 2㊀聚合物聚合物容易大规模合成与生产,且其只依赖于非共价作用,如静电效应或氢键压缩siRNA㊂目前多种阳离子聚合物(cationicpolymer,CP)已被广泛用于核酸传递,它们具有共同的理化特性[17],如阳离子电荷㊁两亲性和融合性㊂具有代表性的CP有聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)㊁聚β-氨基酸酯(Polyβ-aminesters,PBAE)㊁聚赖氨酸(poly⁃L⁃lysine,PLL)㊁聚丙交酯乙交酯(polylactide⁃co⁃glycolide,PLGA)以及聚酰胺胺(polyamidoamine,PAMAM)等㊂CP方便进行化学修饰,与阳离子脂质体相比它不含疏水部分而直接溶于水㊂目前CP的转染效率和细胞毒性之间的平衡问题是其用于临床的主要挑战㊂聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)可将外源基因转染到悬浮细胞或贴壁细胞中㊂它的高缓冲能力可以通过 质子海绵效应 促进内体释放[18]㊂然而PEI通常不易降解,聚合链上的高密度电荷与蛋白质之间的强烈作用也会降低多聚体的血清稳定性㊂Xue等[19]通过三氟乙酸乙酯和全氟丁酰氯的酰胺化反应合成的两个系列的氟化PEI,发现经氟化处理后的PEI细胞毒性显著降低㊂氟化已被证明是降低PEI的细胞毒性和提高siRNA递送效率的有效方法㊂PLL和PBAE与PEI相比生物相容性更好,但是化学键的不稳定性增加了它们进行高效递送的难度[20]㊂PLGA具有粒径小㊁相对无毒和持续释放轮廓的优点㊂表面具有大量活性基团的PAMAM树枝状大分子可以通过修饰不同的官能团(配体)来实现其药物靶向[21]㊂然而高度分支化的PAMAM提供了高效基因转染的同时也具有高度毒性㊂不同于线型结构的CP,分支化的CP通过其多功能末端基团组成的三维结构能更紧密地包裹siRNA,在生理pH下形成多聚复合物㊂与CP相比,天然类聚合物生物相容性更好㊂胶原蛋白是天然类聚合物的代表㊂目前试验中常通过靶向修饰siRNA/胶原蛋白复合物来抑制肿瘤生长㊂基于环糊精聚合物的纳米颗粒CALAA-01是第一个进入癌症临床试验的靶向siRNA传递系统[22],但是Ⅰ期临床试验由于患者出现剂量限制的毒副反应而终止㊂壳聚糖(chitosan,CS)是一种线性多糖,pKa值为6 2 7 0的D-氨基葡萄糖残基弱化了壳聚糖的碱性㊂当pH低于pKa时,伯胺会质子化㊂CS与siRNA结合构成的磷酸骨架转染效率较低㊂Choi等[23]通过加入阳离子谷氨酰胺偶联壳寡糖构建了纳米载体系统,显著提高了转染效率㊂在治疗胰腺癌方面,以聚合物胶束为制剂的NC-6004已经进入到Ⅲ期临床试验㊂而NC-4016也投入到治疗各种实体瘤初步的临床药理学㊁人体安全性评价试验中㊂同时,SilenSeed公司研发出的靶向siRNA药物siG12D-LODER也进入Ⅱ期临床试验㊂它是一种可生物降解的聚合物基质,其Ⅰ期数据显示出与化疗药物(如吉西他滨㊁厄洛替尼以及奥沙利铂)联用对胰腺导管腺癌具有一定疗效㊂㊃345㊃第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀王飞,等:siRNA非病毒载体递送用于肿瘤治疗的研究进展2 3㊀无机纳米颗粒无机纳米粒子(inorganicnanoparticles,INPs)尺寸可控㊁表面易于化学修饰,显示出对酶降解优异稳定性的同时体内示踪效果也较好㊂目前主要需要克服其在体内长期滞留带来的潜在不良反应㊂常用的INPs如下:金纳米颗粒(goldnanoparticles,GNPs)的尺寸很小,能够直接通过核孔复合体进行核靶向㊂此外,GNPs通过改变不同的生物活性配体如肽㊁聚合物和抗体来实现其功能多样性㊂据报道,环状精甘天冬氨酸(arginylglycylasparticacid,RGD)肽修饰的GNPs抗癌效果良好㊂相对于Cu和Ag,S与Au配体的共价性较强㊂利用GNPs传递siRNA的最直接方法是通过Au-S共价将siRNA偶联到其表面㊂例如,Ahwazi等[24]将人类免疫缺陷病毒的反式激活蛋白通过Au-S键偶联到GNPs上来治疗乳腺癌㊂磁性氧化铁纳米颗粒通过磁响应性在控制粒子目标成像的同时还能产生高热来消融组织㊂介孔二氧化硅纳米颗粒(mesoporoussilicananoparticles,MSNs)比表面积大,结合位点多,易于官能化㊂Pinese等[25]将PEI接枝到粒子的表面,设计了一种纤维表面吸附的新型siRNA/MSN-PEI涂层支架,基因沉默效果良好㊂目前已证明用阳离子聚合物包覆的MSNs可以有效地负载siRNA㊂最近,一种用于正电子发射断层扫描光学成像的124I环状RGD多肽无机杂化纳米粒子由于其尺寸极小㊁靶向性好而受到了关注㊂它在Ⅰ期临床试验中对转移性黑色素瘤的整合表达病灶产生了明显的对比㊂2 4㊀细胞穿透肽细胞穿透肽(cell⁃penetratingpeptides,CPP)因病毒跨膜蛋白结构域的研究而被发现[26]㊂在增强CPP靶向特异性方面主要有两种方法:设计以肿瘤细胞为首选和针对癌细胞内特性的工程肽㊂药物可以与肿瘤归巢蛋白㊁膜受体特异性抗体相连接㊂此外,基于CPP的药物可以被设计成只在肿瘤特殊的生理微环境中激活㊂如Ben等[27]通过研究由细胞穿透肽gH625功能化的siRNA纳米载体(称为CS⁃MSN)在三阴性乳腺癌模型中的细胞转运,发现CS⁃MSN转染效率比相同的不含gH625肽的纳米载体高1 7倍㊂同人工合成载体的内吞作用不同,CPP最大的特征在于其可以不依赖能量直接穿膜㊂CPP与siRNA共价或非共价结合成纳米颗粒,但其在体内递送的稳定性还有待提高㊂2 5㊀外泌体外泌体具有长循环的半衰期和可变形的细胞骨架,它在细胞间充当着通信媒介的作用㊂同时部分细胞分泌的外泌体对肿瘤还具有归巢能力[28]㊂Xu等[29]以P21激活激酶(4P21-activatedkinase4,PAK4)为靶点,通过瘤内注射将来自胰腺癌的外泌体包裹PAK4特异性siRNA(PAK4-specificsiRNA,siPAK4)输送到肿瘤细胞中,H&E染色显示siPAK4处理组有明显的组织细胞凋亡,小鼠的存活率显著提高(P<0 001)㊂外泌体具有和脂质体类似的双层磷脂,膜上特定的蛋白与脂质有助于其靶向融合㊂但与人工合成脂质不同,细胞自身分泌的膜囊泡可以最大限度地降低机体的免疫反应㊂目前提高外泌体的RNA装载量是需要解决的首要问题㊂3㊀结语siRNA是一种可以下调那些直接或间接导致癌细胞异常增殖基因的有效工具[30]㊂本文综述了各种递送载体用于肿瘤治疗的现状㊂传统的阳离子脂质和聚合物转染效率高㊁生产简单,但还存在高电荷引起的潜在毒性㊁靶向能力弱㊁难以在体内追踪等问题㊂新型环境响应型脂质是一种具有明确㊁简单化学结构的载体㊂在临床上,脂质体(如阿霉素脂质体)是第一类获得FDA批准用于治疗癌症的纳米颗粒[31]㊂与聚合物和脂质体相比,尺寸可控的INPs更加稳定㊂INPs由于其独特的物理化学性质便于体内示踪,然而它们的生物安全性还有待进一步检验㊂目前已有大量CPP成功实现了体外细胞对siRNA的高效转染,细胞毒性小,但是它在体内并不稳定㊂而外泌体生物相容性好,前景广阔㊂理想的siRNA递送系统应该是无毒且非免疫原性的,以保护siRNA在递送过程中不被降解,并促进肿瘤组织的特异性高效摄取㊂相信随着纳米载药技术的不断发展,在不久的将来,基于基因突变的个性化治疗将成为可能㊂参考文献[1]㊀SigelRL,MillerKD,FuchsHE,etal.Cancerstatistics,2021[J].CA:ACancerJournalforClinicians,2021,71(1):7-33.[2]㊀TangY,LiuY,XieYW,etal.ApoptosisofA549cellsbysmallinterferingRNAtargetingsurvivindeliveryusingpoly-β-aminoester/guanidinylatedO⁃carboxymethylchitosannanoparticles[J].AsianJournalofPharmaceuticalSciences,2020,15(1):121-128.㊃445㊃北京生物医学工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷[3]㊀CondeJ,AmbrosoneA,HernandezY,etal.15yearsonsiRNAdelivery:BeyondtheState⁃of⁃the⁃ArtoninorganicnanoparticlesforRNAitherapeutics[J].NanoToday,2015,10(4):421-450.[4]㊀HattabD,BakhtiarA.BioengineeredsiRNA⁃Basednanoplatformstargetingmolecularsignalingpathwaysforthetreatmentoftriplenegativebreastcancer:preclinicalandclinicaladvancements[J].Pharmaceutics,2020,12(10):929.[5]㊀黄林卓,蔡佩娥,尹东,等.肿瘤微环境响应的纳米载体用于siRNA体内递送研究进展[J].中国科学:生命科学,2020,50(10):1082-1102.HuangLZ,CaiPE,YinD,etal.Progressinthetumorenvironment⁃responsivenanocarriersforinvivosiRNAdelivery[J].SCIENCECHINA:LifeSciences,2020,50(10):1082-1102.[6]㊀ShiJJ,KantoffPW,WoosterR,etal.Cancernanomedicine:progress,challengesandopportunities.[J].NatureReviewsCancer,2017,17(1):20-37.[7]㊀BinzelDW,GuoSC,YinHR,etal.Rationaldesignforcontrolledreleaseofdicer⁃substratesiRNAharboredinphi29pRNA⁃basednanoparticles[J].MolecularTherapy⁃NucleicAcids,2021,25:524-535.[8]㊀CharbeNB,AmnerkarND,RameshB,etal.SmallinterferingRNAforcancertreatment:overcominghurdlesindelivery.[J].ActaPharmaceuticaSinica.B,2020,10(11):2075-2109.[9]㊀WangJJ,WangYC,WangRF,etal.Targetednanoparticlesforprecisecancertherapy[J].ScienceChinaLifeSciences,2019,62(10):1392-1395.[10]㊀LiuY,XuCF,IqbalS,etal.Responsivenanocarriersasanemergingplatformforcascadeddeliveryofnucleicacidstocancer[J].AdvancedDrugDeliveryReviews,2017,115:98-114.[11]㊀KimB,ParkJH,SailorMJ.RekindlingRNAitherapy:materialsdesignrequirementsforinvivosiRNAdelivery[J].AdvancedMaterials,2019,31(49):1903637.[12]㊀RankAP,KochA.Lab⁃to⁃fieldtransitionofrnasprayapplications⁃Howfararewe?[J].FrontiersinPlantScience,2021,12:755203.[13]㊀NascimentoAV,SinghA,BousbaaH,etal.Overcomingcisplatinresistanceinnon⁃smallcelllungcancerwithMad2silencingsiRNAdeliveredsystemicallyusingEGFR⁃targetedchitosannanoparticles[J].ActaBiomaterialia,2017,47:71-80.[14]㊀AlshaerW,ZureigatH,AIKarakiA,etal.siRNA:Mechanismofaction,challenges,andtherapeuticapproaches[J].EuropeanJournalofPharmacology,2021,905:174178.[15]㊀AntipinaAY,GurtovenkoAA.Towardunderstandingliposome⁃basedsiRNAdeliveryvectors:atomic⁃scaleinsightintosiRNA⁃lipidinteractions[J].Langmuir,2018,34(29):8685-8693.[16]㊀HattoriY,NakamuraM,TakeuchiN,etal.EffectofcationiclipidincationicliposomesonsiRNAdeliveryintothelungbyintravenousinjectionofcationiclipoplex[J].JournalofDrugTargeting,2019,27(2):217-227.[17]㊀WangH,MiaoWJ,WangF,etal.Aself⁃assembledcoumarin⁃anchoreddendrimerforefficientgenedeliveryandlight⁃responsivedrugdelivery[J].Biomacromolecules,2018,19(6):2194-2201.[18]㊀CaoY,HuangHY,ChenLQ,etal.EnhancedlysosomalescapeofpH⁃responsivepolyethylenimine⁃betainefunctionalizedcarbonnanotubeforthecodeliveryofsurvivinsmallinterferingRNAanddoxorubicin[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2019,11(10):9763-9776.[19]㊀XueL,YanYF,KosP,etal.PEIfluorinationreducestoxicityandpromotesliver⁃targetedsiRNAdelivery[J].DrugDeliveryAndTranslationalResearch,2021,11(1):255-260.[20]㊀ElJundiA,MorilleM,BettacheN,etal.Degradabledoublehydrophilicblockcopolymersandtripartitepolyioniccomplexmicellesthereofforsmallinterferingribonucleicacids(siRNA)delivery[J].JournalofColloidAndInterfaceScience,2020,580:449-459.[21]㊀LiJ,LiangH,LiuJ,etal.Poly(amidoamine)(PAMAM)dendrimermediateddeliveryofdrugandpDNA/siRNAforcancertherapy[J].InternationalJournalofPharmaceutics,2018,546(1-2):215-225.[22]㊀MousazadehH,Pilehvar⁃SoltanahmadiY,DadashpourM,etal.Cyclodextrinbasednaturalnanostructuredcarbohydratepolymersaseffectivenon⁃viralsiRNAdeliverysystemsforcancergenetherapy[J].JournalofControlledRelease:OfficialJournalofTheControlledReleaseSociety,2021,330:1046-1070.[23]㊀ChoiB,CuiZK,KimS,etal.Glutamine⁃chitosanmodifiedcalciumphosphatenanoparticlesforefficientsiRNAdeliveryandosteogenicdifferentiation[J].JournalofMaterialsChemistryB,2015,3(31):6448-6455.[24]㊀AhwaziRP,KianiM,DinarvandM,etal.ImmobilizationofHIV⁃1TATpeptideongoldnanoparticles:AfeasibleapproachforsiRNAdelivery[J].JournalofCellularPhysiology,2020,235(3):2049-2059.[25]㊀PineseC,LinJQ,MilbretaU,etal.SustaineddeliveryofsiRNA/mesoporoussilicananoparticlecomplexesfromnanofiberscaffoldsforlong⁃termgenesilencing[J].ActaBiomaterialia,2018,76:164-177.[26]㊀KiisholtsK,K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非病毒siRNA分子纳米传递载体的研究进展RNA干扰是存在于哺乳动物与植物细胞中的基因沉默的自然机制,是指通过内源性或外源性的双链RNA于细胞内诱导靶基因mRNA产生降解,导致基因沉默。
小干扰RNA(siRNA)可与体内诱导产生RNA干扰的效应,但由于siRNA 易被降解,转染效率低,半衰期短,故需借助载体方可将siRNA递送入细胞。
由于病毒载体具有致突变、免疫原性等副作用,故非病毒siRNA分子纳米传递载体为研究热点。
本文对非病毒siRNA分子纳米传递载体的研究进展进行综述。
标签:非病毒;siRNA;纳米传递载体;研究进展随着基因技术的迅速发展,近年来不断涌现新的基因药物,其中siRNA由于其易包封、体积小、高效安全已成为较具前景的基因药物之一。
限制siRNA 的临床运用的主要问题包括:(1)siRNA的内吞效应与细胞摄取效应较低,易于失活;(2)siRNA需穿越的屏障较多方可到达靶细胞;(3)siRNA的非特异性分布可减少于靶组织的浓度,降低转染效率。
非病毒纳米传递载体具有易合成、免疫原性低、安全性较高、不受基因大小的限制等优势明显优于病毒载体给药技术。
现将非病毒siRNA分子纳米传递载体的研究进展进行综述。
1. siRNA的作用机制siRNA是RNA干扰的效应分子。
内源性或外源性的双链RNA于细胞质中被Dicer酶切成具有21-25个核苷酸的短链RNA,即为siRNA。
siRNA与细胞质中的蛋白质构成核酸蛋白复合物,siRNA解旋后以核酸蛋白复合物的siRNA序列为向导,寻找且结合具有特点序列的mRNA,对mRNA在酶的作用下进行剪切。
在酶的作用下进行剪切的mRNA被核酸酶进行讲解,使得蛋白无法正常表达,实现基因沉默。
siRNA较为稳定,可在细胞中稳定存在3天。
2. 非病毒siRNA分子纳米传递载体需具备的性质2.1 靶向性如靶细胞位于肝、脾等组织中,巨噬细胞可诱导纳米传递载体在肝、脾等组织聚集,传递载体无需靶向配体;若靶细胞位于肝、脾等之外的肿瘤细胞,可通过肿瘤组织的节流与高渗透效应实现被动靶向,传递载体也无需靶向配体;如八点不是以上两种情况,则传递载体上需修饰上特点的配体实现主动靶向。
《新型生物相容性纳米微球的制备及其siRNA递送效率的研究》篇一一、引言随着生物医学的飞速发展,基因疗法已经成为当前研究热点之一。
而作为基因疗法关键技术的siRNA(小干扰RNA)递送,其效率和安全性成为了研究的关键。
新型生物相容性纳米微球作为siRNA递送的载体,具有诸多优势,如提高递送效率、减少非特异性分布和副作用等。
本文将重点研究新型生物相容性纳米微球的制备工艺,以及其在siRNA递送中的效率。
二、新型生物相容性纳米微球的制备制备新型生物相容性纳米微球的方法有多种,包括化学合成法、物理包覆法、乳液法等。
本研究主要采用生物可降解的高分子材料(如多聚乳酸、多聚乙醇酸等)和聚乙烯基衍生物,利用双乳液法制备纳米微球。
具体步骤如下:1. 将待包覆的siRNA溶液和制备微球的有机相(如有机溶剂)混合;2. 将上述混合物进行一次乳化处理,得到油包水(W/O)型乳液;3. 在该乳液中加入聚合物溶液进行二次乳化处理,得到W/O/W型复合乳液;4. 将上述复合乳液经过挥发有机溶剂,并通过生物可降解材料的再利用性来构建完整的微球。
制备出的新型生物相容性纳米微球不仅在表面活性剂和脂质的存在下提高了siRNA的稳定性,而且通过特殊的物理化学性质增强了与细胞膜的相互作用,从而提高了siRNA的递送效率。
三、siRNA递送效率的研究为了研究新型生物相容性纳米微球在siRNA递送中的效率,我们采用了多种实验方法进行验证:1. 细胞毒性实验:通过细胞增殖实验和细胞形态观察,评估纳米微球对细胞的毒性影响。
2. 荧光标记法:将siRNA与荧光染料结合,通过荧光显微镜观察细胞内siRNA的分布情况。
3. 基因沉默效果评估:通过检测靶基因的mRNA和蛋白质水平变化,评估siRNA在细胞内发挥的基因沉默效果。
4. 荧光定量PCR:采用荧光定量PCR技术检测siRNA的转录效率。
通过上述实验方法,我们发现新型生物相容性纳米微球能够显著提高siRNA的递送效率,使siRNA在细胞内的分布更加均匀,并显著提高基因沉默效果。
抗肿瘤转录后修饰调控技术联合纳米载体递送系统的研发现状与未来趋势分析一、引言癌症,这个让人谈之色变的疾病,一直是医学界的难题。
近年来,随着科技的飞速发展,抗肿瘤治疗领域也迎来了前所未有的突破。
其中,转录后修饰调控技术和纳米载体递送系统的结合,更是为癌症治疗开辟了新的路径。
今天,咱们就一起深入聊聊这俩技术的现状和未来发展趋势。
二、转录后修饰调控技术2.1 什么是转录后修饰调控技术?简单来说,就是对RNA进行各种“装修”的技术。
大家都知道,DNA里有我们的遗传信息,但这些信息需要先复制到RNA上,再由RNA翻译成蛋白质,最后蛋白质才能发挥各种功能。
在这个过程中,RNA的“装修”就显得至关重要了。
通过添加或去除特定的分子基团,可以调控RNA的稳定性、定位以及翻译成蛋白质的效率等。
2.2 当前的研究热点有哪些?现在,科学家们特别关注一类叫做“RNA甲基化”的修饰。
这种修饰在很多癌症里都发现了异常,比如肺癌、乳腺癌等。
通过检测这些异常的甲基化模式,我们可以更准确地诊断癌症,甚至预测病情的进展。
还有像“RNA乙酰化”这样的修饰也是研究热点,它们在调控基因表达方面起着关键作用。
三、纳米载体递送系统3.1 纳米载体是什么?想象一下,如果你有一封重要的信要送给一个人,你会怎么送?直接扔过去?那肯定不行,得找个靠谱的快递员。
在药物递送领域,纳米载体就扮演了这个“快递员”的角色。
它们能包裹着药物分子,穿越重重障碍,准确地把药物送到病灶部位。
3.2 现在的研究进展如何?目前,纳米载体的种类可以说是五花八门,有脂质体的、有聚合物的、还有无机纳米粒子的。
它们各自有着不同的优点和局限性。
比如,脂质体纳米载体因为和细胞膜相似,所以更容易被细胞接受;而无机纳米粒子则因为其稳定性好、易于修饰而受到青睐。
不过,无论哪种纳米载体,如何提高其递送效率和特异性都是科学家们努力的方向。
四、两者的联合应用4.1 为什么说这两个技术联合起来很牛?其实,这两个技术各有千秋,但也都有些小瑕疵。
《新型生物相容性纳米微球的制备及其siRNA递送效率的研究》篇一一、引言近年来,生物医药领域的迅速发展带来了诸多新技术的应用与挑战。
在基因疗法的研究中,尤其是利用siRNA(小干扰RNA)的治疗手段正成为医学研究的前沿。
然而,由于siRNA的大分子量和其极端的物理化学性质,使得其在体内运输和到达目标组织时面临着极大的困难。
因此,如何有效地将siRNA递送到目标细胞并保持其生物活性成为了研究的重点。
新型生物相容性纳米微球的制备及其在siRNA递送中的应用,为解决这一问题提供了新的思路。
本文将详细介绍新型生物相容性纳米微球的制备方法,并对其在siRNA递送效率上的应用进行研究。
二、新型生物相容性纳米微球的制备1. 材料选择制备新型生物相容性纳米微球的材料需具备优良的生物相容性和生物降解性,同时也要有较高的稳定性。
本研究所选材料为生物可降解的聚合物和具有良好生物相容性的无机材料。
2. 制备方法采用乳化-溶剂挥发法进行纳米微球的制备。
首先,将聚合物和无机材料溶解在有机溶剂中,形成稳定的溶液。
然后,通过乳化剂将溶液乳化,形成稳定的乳液。
最后,通过挥发有机溶剂,使聚合物和无机材料在乳液中形成纳米微球。
三、siRNA的负载与释放1. siRNA的负载将siRNA与纳米微球混合,通过静电作用或共价键合的方式使siRNA负载在纳米微球上。
通过调节混合比例和反应条件,实现siRNA的高效负载。
2. siRNA的释放纳米微球在体内通过生物降解或酶解等方式,逐渐释放出负载的siRNA。
通过控制纳米微球的降解速率,可以实现对siRNA 的持续释放,保证其在体内的有效作用。
四、siRNA递送效率的研究1. 细胞实验通过细胞实验,观察纳米微球对siRNA的递送效果。
将负载siRNA的纳米微球与细胞共培养,观察细胞对siRNA的摄取情况以及siRNA在细胞内的表达情况。
通过对比不同制备方法、不同材料以及不同比例的纳米微球,找出最佳的siRNA递送方案。
《新型生物相容性纳米微球的制备及其siRNA递送效率的研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,生物相容性纳米微球在生物医药领域的应用日益广泛。
其中,siRNA(小干扰RNA)作为一种重要的基因调控工具,其在疾病治疗中的应用价值已被广泛认可。
然而,由于siRNA分子量小、稳定性差且难以穿过细胞膜等特性,其应用仍面临巨大的挑战。
为此,本研究以新型生物相容性纳米微球的制备为核心,探讨了其作为siRNA递送载体的效果与效率,旨在为后续的生物医药研究与应用提供有力支持。
二、材料与方法1. 材料本研究所用材料主要包括生物相容性纳米微球材料、siRNA、细胞培养基等。
其中,生物相容性纳米微球材料选用具有良好生物相容性、可降解性的高分子材料。
2. 制备方法采用乳液聚合法制备生物相容性纳米微球。
具体步骤为:将高分子材料溶解于有机溶剂中,形成均匀的溶液;然后加入siRNA和水,进行乳化;最后通过聚合反应形成纳米微球。
3. 实验方法采用细胞培养法评价纳米微球对siRNA的递送效率。
具体步骤为:将细胞培养于含有不同浓度的纳米微球的siRNA溶液中,观察细胞的生长情况及siRNA的转染效率。
三、实验结果1. 纳米微球的制备结果通过乳液聚合法成功制备了生物相容性纳米微球。
透射电镜(TEM)观察结果显示,纳米微球呈球形结构,大小均匀,分散性良好。
粒径分析表明,纳米微球的粒径在100-200nm之间。
2. siRNA递送效率评价结果细胞培养实验结果显示,与未加纳米微球的siRNA溶液相比,加入纳米微球的siRNA溶液对细胞的转染效率明显提高。
随着纳米微球浓度的增加,siRNA的转染效率也呈上升趋势。
此外,通过荧光显微镜观察发现,纳米微球能够有效地将siRNA递送到细胞内。
四、讨论本研究成功制备了生物相容性纳米微球,并评价了其作为siRNA递送载体的效果与效率。
实验结果表明,纳米微球能够有效地提高siRNA的转染效率,具有较好的应用潜力。