用于基因递送的阳离子聚类多肽的研究

摘要

基因治疗是一种在核酸水平上治疗人类疾病的新兴技术，在过去几十年里，由于其具有靶向性强、毒副作用小等特征，成为当今生物医学领域的研究热点。目前基因载体主要分为病毒基因载体和非病毒基因载体。尽管病毒基因载体具有较高的基因转染效率，但是其安全性问题限制了它在临床治疗中的应用；而非病毒基因载体具有较好的生物相容性，但转染效率较低，因此开发新型的非病毒基因载体具有重要的研究意义和应用前景。
　　阳离子聚类多肽是天然存在的聚多肽的结构类似物，即氮端取代的聚甘氨酸低聚物；它具有在生理环境下抵抗蛋白酶降解的特性，目前已成为非病毒基因载体的研究热点。聚类多肽已经应用于小分子探针、抗菌药物、药物递送等领域，但它还没有被广泛地应用于基因递送中，更为重要的是，没有系统地研究它在基因递送中结构与功能之间的关系。另外，基因转染过程中存在着多重屏障，单一的化学结构无法克服所有屏障而获得高效的基因转染效率。综上所述，本论文系统地研究聚类多肽的分子结构与基因转染之间的关系，并研究聚类多肽递送TNF-αsiRNA介导基因沉默和治疗急性肝损伤的功效。
　　本论文的研究工作分为以下两部分：
　　一、聚类多肽分子结构对基因转染性能的研究
　　通过NCA开环聚合与高效的“点击”化学反应合成并表征11种具有不同分子结构的聚类多肽，系统地研究其分子结构包括侧链末端带电基团的种类（季胺、叔胺、仲胺和伯胺）、聚合度（28、46、135和250）、三唑环与伯胺之间的距离（3、4、5和6个碳原子）及侧链疏水性修饰，与基因转染效率之间的关系。基因转染试验结果表明，侧链末端带电基团为伯胺的聚类多肽表现出较高的基因转染效率；聚合度为46的聚类多肽由于能够实现DNA包载与胞内释放的平衡，故表现出较高的基因转染效率；三唑环与伯胺之间的距离为6个碳原子的聚类多肽表现出较高的基因转染效率；侧链疏水性修饰的聚类多肽由于疏水组分增强膜融合能力，促进细胞摄取和内涵体逃逸，故表现出最高的基因转染效率。另外，聚类多肽在血清的环境下也可介导较高的基因转染效率。细胞内吞与胞内分布试验表明，聚类多肽可通过不同内吞途径进胞，并有效地逃逸内涵体。B16F10荷瘤小鼠瘤内注射转染试验结果聚类多肽表现出较高的转染效率，比商业试剂PEI-25k高出1-2个数量级。
　　二、聚类多肽用于递送TNF-αsiRNA治疗急性肝损伤的研究
　　基于此，我们进一步研究了聚类多肽用于siRNA递送时其结构与功能的关系，筛选出聚合度为48、侧链末端带电基团为胍基及侧链疏水性修饰的聚类多肽，为最佳介导基因沉默效率的聚类多肽。另外，在LPS/D-GalN诱导的急性肝损伤小鼠模型中，聚类多肽/siRNA纳米复合物可高效地富集到肝脏组织，进而有效地抑制肝、脾、肺组织中TNF-αmRNA的表达，降低血清中TNF-α和IL-1β的含量，同时显著地降低肝脏中MPO和血清中AST/ALT的含量，显著提高小鼠的生存率，这些结果表明G4/TNF-αsiRNA纳米复合物有效地缓解肝脏的炎症症状，达到治疗急性肝损伤的效果。
　　根据以上结果可以得出，改变聚类多肽的分子结构可提高其基因转染和基因沉默效率，从而筛选出具有多功能的基团载体，同时表明其在生物医学上具有广泛的应用前景。

目录

声明

第一章 绪论

1.1基因治疗

1.2急性肝损伤

1.3 RNA干扰

1.4基因传递的一般过程

1.5基因传递过程的各种屏障

1.6克服基因传递中各种屏障的方法

1.7基因递送载体

1.8聚类多肽

1.9论文设计

参考文献

第二章 聚类多肽分子结构对基因转染性能的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

参考文献

第三章 聚类多肽用于递送TNF-αsiRNA治疗急性肝损伤的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4小结

参考文献

第四章 总结与展望

4.1总结

4.2展望

致谢

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