壳聚糖-硬脂酸嫁接物/蛋白质/DNA三元复合物基因给药系统研究

摘要

壳聚糖-硬脂酸嫁接物胶束具有较强的肿瘤细胞摄取能力和细胞核转运功能，其阳离子特性可有效密接质粒DNA，实现有效的基因转染和体内外抗肿瘤疗效。前期研究结果表明：壳聚糖-硬脂酸嫁接物胶束负载基因药物进入靶细胞后，基因药物的有效释放是制约其基因转染效率的主要因素。本研究为实现基因药物在靶细胞内的有效释放，构建壳聚糖-硬脂酸嫁接物/蛋白质/质粒DNA三元基因给药系统，考察蛋白质的等电点对其基因转染效率的影响。
　　 采用酶解法制备低分子量的壳聚糖(chitosan，CS)，以碳二亚胺(EDC)为交联耦合剂，合成壳聚糖-硬脂酸嫁接物(stearic acid grafted chitosan，CS-SA)。核磁共振氢谱确证嫁接物的化学结构；三硝基苯磺酸法测定氨基取代度；芘荧光法测定临界胶束浓度；动态光散射法测定嫁接物胶束的粒径；透射电镜观察胶束的形态学特征。采用乙酰氯催化法酯化牛血清白蛋白(BSA)合成不同等电点的BSA，Zeta电位法测定等电点。分别制备CS-SA/DNA二元复合物和含有不同等电点蛋白质的CS-SA/BSA/DNA三元复合物。测定二元、三元复合物的粒径并观察复合物的形态；凝胶电泳分析嫁接物胶束与DNA的密接程度。以pEGFP-C1作为报告基因，HEK293细胞为模型细胞，荧光倒置显微镜观察绿色荧光蛋白表达，流式细胞仪测定转染效率，比较二元复合物及三元复合物的转染差异；激光共聚焦比较二元、三元复合物的细胞摄取及胞内释放行为，流式细胞仪定量摄取效果；MTT法考察给药系统的细胞毒性。本研究进一步以survivin为靶点，设计并合成shRNA重组质粒(pshSUR)。建立实时荧光定量PCR方法，筛选最佳干扰质粒；采用最佳转染处方制备干扰RNA给药系统CS-SA/BSA/pshSUR，并以人乳腺癌药物敏感细胞(MCF-7)和耐药细胞(MCF-7/Adr)为模型细胞，考察基因治疗联合化疗药物紫杉醇给药后，逆转耐药细胞MCF-7/Adr耐药行为。
　　 研究结果表明，通过碳二亚胺介导得到了两亲性的壳聚糖-硬脂酸嫁接物(CS-SA)。核磁共振氢谱确证了CS-SA的化学组成；所合成的CS-SA的氨基取代度为7.4％；临界胶束浓度为81.0μg/L；浓度为1 mg/mL的嫁接物胶束数均粒径为36.4±0.9 nm，电位为32.7±1.2 mV；透射电子显微镜结果显示胶束呈球形，粒径较小，分布均一。
　　 嫁接物胶束具有较强的密接DNA能力，所形成的CS-SA/DNA二元复合物，粒径较小且分布均一。通过乙酰氯催化法合成了等电点分别为4.7、6.0、9.3的BSA，采用共孵育法制备CS-SA/BSA/DNA三元复合物。结果表明：当WBSA/WCS-SA比由0.1增至0.5时，嫁接物仍可有效密接DNA。当BSA含量较低时，三元复合物与二元复合物相比较粒径差异不是很明显均小于200 nm，且不影响细胞摄取；体外基因转染结果显示：BSA的等电点显著影响嫁接物介导的基因转染效率。与二元复合物相比，CS-SA/BSA(6.0)/DNA三元复合物的基因转染效率略有增加；CS-SA/BSA(4.7)DNA转染效果进一步增加，且接近阳性LipofectamineTM2000对照；而CS-SA/BSA(9.3)/DNA对转染效率起抑制作用。采用等电点为4.7的BSA促进基因转染的效率，在于其负电荷性质促进基因药物的释放。
　　 本研究建立了准确可靠的实时荧光定量PCR(RT-PCR)方法学，并采用RT-PCR技术筛选出最佳干扰质粒。以三元复合给药系统基因治疗结合紫杉醇的化疗研究结果表明，经基因治疗后可有效增加耐药细胞MCF-7/Adr对紫杉醇的敏感性，其逆转耐药倍数为9倍，而对敏感细胞MCF-7无明显作用。