溶酶体在siRNA递送中的利与弊

摘要

小干扰RNA(siRNA）作为RNA干扰(RNAi）的重要效应分子,可高效特异性沉默靶基因,在癌症治疗和药物研发等领域发展迅速[1,2].溶酶体作为细胞正常生理活动的关键细胞器,具有较低pH,同时富含水解酶[3].任何事物都具有两面性,溶酶体在siRNA递送中的利弊作用都是客观存在的.弊：对摄取入胞的siRNA具有极强的降解作用，使siRNA的基因沉默效应大打折扣；利：溶酶体中“恶劣”环境可以降解载体材料，促进siRNA的释放。因此，合理地规避（弊）或利用（利）溶酶体的特殊条件对于siRNA发挥良好基因沉默效应至关重要。规避溶酶体的阴性作用（弊）的常规手段是促进溶酶体逃逸，如质子海绵效应等[4]，但总归是治标不治本。载体的入胞途径主要有三种：网格蛋白介导内吞、小窝蛋白介导内吞和巨胞饮。网格蛋白介导的内吞后期会经过溶酶体的降解，而小窝蛋白介导和巨胞饮途径可以避免或者减少载体进入溶酶体[5]。因此，改变载体的入胞途径进而避免或减少载体进入溶酶体是规避溶酶体的阴性作用更好的选择。基于前期课题组开发的双子型阳离子材料CLD用于siRNA递送的结果，使用两种制备方法（AT和MT）、两种siRNA（3’,3”-双肽缀siRNA（pp-siRNA）和天然siRNA）构建了四种不同组装结构的纳米粒（如图1所示）。实验结果表明，具有多层结构的MT-pp-siRNA/CLD纳米粒主要通过小窝蛋白介导和巨胞饮途径进入细胞，且基本不和溶酶体发生共定位，减少了溶酶体对siRNA的破坏作用，在抗人黑色素瘤（A375细胞）的实验中发挥了更好的基因沉默效应。溶酶体的阳性作用（利）被用于解散载体，促进药物释放。磷酸钙作为一种生物安全性和相容性良好的材料被广泛用于基因药物的递送中[6]。磷酸钙纳米粒具有良好的pH响应性特点，在胞内非溶酶体pH（~6.5）下可稳定存在，而在溶酶体pH（4~5）可崩解释放出大量的磷酸根和钙离子，利用急剧上升的渗透压冲破溶酶体膜将药物释放至胞质。基于此，我们采用物理混合方法制备了透明质酸修饰的载siRNA核壳型磷酸钙球形纳米粒，优选的CaP-AHA10/siRNA纳米粒通过透明质酸和CD44受体结合的方式有效递送siRNA进入A549细胞（主要是网格蛋白介导的内吞），在溶酶体的低pH和透明质酸酶作用下响应释放siRNA至胞质，显著下调了EGFR蛋白的表达，抑制了人非小细胞型肺癌的增殖，如图2所示。