基于蛋白多功能输送载体的基因编辑技术及其抗肿瘤治疗

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21875289
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0507.医用材料化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Combination of multi-drug is an effective approach to improve therapeutic effect by regulating multiple networking factors. The multitargeted drugs based on one molecule or nanocarrier play important roles to fulfill the requirements of combined therapy. However, the screening of pharmaceutical molecule targeting multiple factors or genes gene is very laborious and even lead to a negative result. For multitargeted drugs in one nanocarrier, developing multifunctional nanocarrier materials is an essential issue to overcome the drawbacks of conventional combinatory therapy adopting multiple drug formulations, e.g. difficulty in adjusting drug dose and action time, and complicated drug administration. This proposal aims to establish a platform for efficient non-viral genome editing based on multifunctional protein delivery system. Its success will facilitate the widespread clinical use of the CRISPR/Cas9 system to solve health problems that require precise control over tumor cell fate. First, the azide group introduced on the surface of dCas protein in a specific site can be easily used to link with drug loading nanoparticle. Secondly, the small molecule drugs (emoxir) are encapsulated into the micellar core. Then, the modified RNPs (the complexes of Cas and gRNAs) are loaded into nanoparticle by the means of electrostatic interaction or click reaction to inhibit tumor growth. Finally, the negatively charged anionic polymer with cross-link structure via phenyl boronate ester linkages. Therefore, carriers are endowed with properties of long circulation and high intratumoral drug enrichment via carrier size control, zeta potential regulating and cross-linked structures. Additionally, non-viral intracellular delivery of proteins and protein: nucleic acid complexes, as established here, can greatly expand the scope of research and therapeutic applications of proteins and RNA.
联合应用蛋白定点突变、可逆交联捆绑和环境响应性药物释放等策略,发展基于多功能dCas蛋白/gRNA输送载体和基因编辑技术的多靶点药物治疗新策略。首先,在不影响蛋白活性前提下,在dCas蛋白上定点引入叠氮基团;其次,制备带炔基的酸和还原剂双敏感阳离子聚合物,酸敏段负载小分子药物乙莫克舍自组装为正电纳米胶束,载体表面的还原敏感断裂键通过炔基与叠氮反应负载dCas蛋白,正电部分负载gRNA;最后,靶向负电聚合物包覆于外层,形成苯硼酸酯键交联捆绑的负电纳米载体,具有较小粒径、负电长循环、交联捆绑高血液稳定性、多组织靶向输送、肿瘤内酸和还原双敏感释药的特点。通过多功能载体,靶向血液肿瘤细胞及隐匿在脂肪和骨髓组织中的白血病干细胞,联合输送针对多个基因的dCas蛋白/gRNA和小分子抑制剂乙莫克舍,多模式(上调和下调基因表达、竞争抑制)调控,同时促进细胞凋亡和抑制能量代谢剂耐药,协同提高白血病治疗效果。

结项摘要

发展了基于组氨酸标签定位/邻位识别的蛋白修饰技术,并联合应用微环境响应性药物释放和生物正交靶向输送等技术,发展了多种可联合输送Cas9/dCas9蛋白或质粒、小分子药物以及造影剂的纳米载体,通过调控靶向修饰、表面电位、响应性释放等性能,展现出高效的药物传输、基因编辑和协同治疗效果。(1)合成了可定位修饰His标签的反应分子,对Cas9/dCas9蛋白进行定点修饰;合成了末端携带氮川三乙酸(NTA)的邻位修饰分子,选择性地修饰邻位区域的氨基,定点/定位引入叠氮或DBCO等点击反应基团;(2)合成了还原响应的两亲性聚合物NTA-聚乙二醇-聚己内酯(NTA-PEG-PCL),NTA特异性结合携带His标签的Cas9/sgRNA复合物,疏水嵌段PCL负载光敏剂Ce6,通过靶向分子修饰和表面电位调控等策略优化传输性能。光照启动肿瘤内的基因编辑和和光动力治疗,未光照的正常组织中则出现Cas9/sgRNA降解,实现了肿瘤特异性的基因编辑和光动力协同治疗;(3)将叠氮修饰聚合物N3-PEG-PCL、NTA-PEG-PCL、DBCO-PEG-DBCO等聚合物联用,共输送Cas9/sgRNA和紫杉醇,实现生物正交靶向输送、高效溶酶体逃逸、基因编辑和化疗药物的协同治疗;(4)制备了具有还原剂和酸双敏感的聚合物NTA-SS-PEG-聚(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯-聚(地西他滨)甲基丙烯酸乙酯,共输送磁共振造影剂、Cas9/sgRNA和表观遗传学药物地西他滨,协同增强肿瘤细胞对PD-1抗体的响应性;(5)发展了具有多重响应性的载体,联合输送Cas9/sgRNA、紫杉醇和PD-L1抗体,响应外源红外光和内源pH刺激逐级释放药物,实现了时空可控的基因编辑和多药联合治疗;(6)合成了具有核定位功能的阳离子聚合物,将编码dCas9/sgRNA的质粒高效导入到肺或成骨细胞中,上调抗病毒基因表达,抑制禽流感病毒在肺中的感染和增殖并表现出低副作用,也可上调成骨基因表达促进成骨。部分研究成果已形成10篇SCI论文,发表于Science Advances、Advanced Science、Small、Materials Today Bio和ACS Applied Materials & Interfaces等高水平期刊,转化为核心期刊教学论文2篇,5项发明专利获得授权,毕业博士生3名和硕士生4名。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Glutathione-depleting polymer delivering chlorin e6 for enhancing photodynamic therapy.
谷胱甘肽消耗聚合物传递二氢卟酚 e6 以增强光动力疗法
  • DOI:
    10.1039/d2ra01877b
  • 发表时间:
    2022-07-21
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Synergistic MicroRNA Therapy in Liver Fibrotic Rat Using MRI-Visible Nanocarrier Targeting Hepatic Stellate Cells
使用 MRI 可见纳米载体靶向肝星状细胞对肝纤维化大鼠进行协同 MicroRNA 治疗
  • DOI:
    10.1002/advs.201801809
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Science
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Wu Jun;Huang Jinsheng;Kuang Sichi;Chen Jingbiao;Li Xiaoxia;Chen Bin;Wang Jin;Cheng Du;Shuai Xintao
  • 通讯作者:
    Shuai Xintao
基因传输载体综合实验设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    实验室研究与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程度;李晓霞;乔立红
  • 通讯作者:
    乔立红
Non-viral CRISPR activation system targeting VEGF-A and TGF-β1 for enhanced osteogenesis of pre-osteoblasts implanted with dual-crosslinked hydrogel.
针对 VEGF-A 和 TGF-β1 的非病毒 CRISPR 激活系统,用于增强植入双交联水凝胶的前成骨细胞的成骨作用
  • DOI:
    10.1016/j.mtbio.2022.100356
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    MATERIALS TODAY BIO
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Chen, Guo;Deng, Shaohui;Zuo, Mingxiang;Wang, Jin;Cheng, Du;Chen, Bin
  • 通讯作者:
    Chen, Bin
A component-optimized chemo-dynamic nanoagent for enhanced tumour cell-selective chemo-dynamic therapy with minimal side effects in a glioma mouse model
一种成分优化的化学动力学纳米剂,用于增强肿瘤细胞选择性化学动力学治疗,在神经胶质瘤小鼠模型中副作用最小
  • DOI:
    10.1039/d2bm00615d
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Biomaterials Science
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Lihong Qiao;Xiaoxia Li;Yuanqiang Xiao;Jianming Yuan;Dongsheng Yu;Mingxiang Zuo;Jifeng Chen;Shisong Han;Du Cheng
  • 通讯作者:
    Du Cheng

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其他文献

机械振荡法与声振法制备纳米级微泡超声造影剂效能比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中华超声影像学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑剑;王平;尹庭辉;郑博文;程度;郑荣琴
  • 通讯作者:
    郑荣琴
磁共振对比剂标记的聚合物传输siRNA抑制基因表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王卫娟;肖洪;程度;帅心涛
  • 通讯作者:
    帅心涛
效应蛋白OhEF 2正调控拟南芥对橡胶树白粉菌的感病性
  • DOI:
    10.15886/j.cnki.rdswxb.2021.01.011
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    热带生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程度;戎伟;梅双双
  • 通讯作者:
    梅双双

其他文献

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程度的其他基金

基于多功能载体材料的肿瘤特异性糖代谢重构和光动力联合治疗
  • 批准号:
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    2022
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基于多功能载体材料的肿瘤特异性糖代谢重构和光动力联合治疗
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    2022
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    面上项目
具有体内长循环性能的pH及还原双重敏感核酸载体的制备及其在肿瘤治疗中的应用
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    2013
  • 资助金额:
    85.0 万元
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    面上项目
环境双响应性靶向控释载体联合传输化疗药和纳米金治疗肿瘤
  • 批准号:
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    62.0 万元
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兼具智能药物释放及肿瘤靶向性的MRI可见聚合物纳米载体研究
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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