功能化树状大分子在基因转染中的应用及其免疫系统安全性研究

摘要

基因治疗已成为治疗癌症的研究热点之一，主要用于预防及治疗恶性肿瘤，它具有良好的精准度和特异性，而且相对于其他治疗方式副作用较小，安全性更高。基因治疗的高效性主要体现在基因载体的基因转移能力。基因载体可以将目的基因运输到靶细胞内，在细胞内释放出目的基因从而发挥基因的特定效应。非病毒载体作为常用的基因载体，具有安全性高，转移的DNA大小不受限制，免疫原性低等优点，比病毒载体更利于基因传递。树状大分子具有高支化的球形结构，内含空腔且有单分散性、较好的稳定性、溶解性，是理想的基因传递载体。树状大分子表面修饰聚乙二醇（PEG）可降低细胞毒性、免疫原性，提高基因传递效率。此外，其表面修饰叶酸（FA）后具有体内外靶向性。本课题的主要研究内容是第五代树状大分子(G5.NH2)经修饰后作为非病毒基因载体进行基因传递。研究对象是Au DENPs-mPEG (P1)和Au DENPs-PEG-FA (P2)。首先针对这两种载体材料进行理化特性的表征，主要有核磁分析、紫外分光光度计测定以及透射电子显微镜观察。再经过琼脂糖凝胶电泳技术测定载体完全压缩质粒DNA的能力以确定适宜的氮磷比浓度。粒径大小和电势正负的测量初步研究载体与质粒DNA形成的复合物能否顺利地进入HeLa细胞。载体压缩质粒DNA后可以采用绿色荧光蛋白表达检测和荧光素酶的表达试验来研究载体携带质粒DNA的基因转染能力。为了确定细胞吞噬载体材料的效率，运用激光共聚焦显微镜和流式细胞术来检测其内吞效率及细胞内定位。实验结果表明：在 N/P 为 1:1，2.5:1 和 5:1时，载体P2的基因转染和细胞吞噬效率比P1显著提高。载体和质粒DNA 复合体的大小适中，电位在正常范围内，从而有利于进行基因转染和细胞吞噬。同时，载体在浓度很高时细胞活力仍能达到75%以上，表明载体的细胞毒性小，生物相容性好。FA修饰的载体P2在N/P为0.5时就可以完全压缩质粒DNA，同时在N/P为2.5时，此载体的基因转染效率比没有修饰FA的载体材料的基因转染效率高很多，说明此载体P2不仅可以高效压缩质粒DNA，而且较未修饰FA的对照材料，其基因转染效率和基因传递效率大幅提升，生物相容性也有了一定改善。更重要的是在免疫安全性方面，经反转录实时定量荧光聚合酶链式反应试验对细胞因子表达量检测结果表明，载体和载体与质粒DNA复合物进入巨噬细胞中，不会引起强烈的免疫应答反应，表现出低免疫原性。相比较而言，载体和CpG DNA复合物进入细胞会引起强烈的免疫应答反应，说明载体负载 CpG DNA 后并没有消除CpG DNA的高免疫原性。总之，载体不仅具有高效的基因转染效率，而且细胞毒性和免疫原性均很低，该载体作为高效的基因转染载体，在生物医学上的应用具有良好的发展潜力。

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