光控智能DNA纳米水凝胶设计及其在miRNA的精准输送和释放方面的应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21875145
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    刘明哲
  • 依托单位：
    沈阳药科大学
  • 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

MicroRNA (miRNA) is an important member of the non-coding RNA family. The abnormal expression of miRNA is closely related to the occurrence, development, metastasis and drug resistance of many malignant tumors. Therefore, if real-time, dynamic and precise regulation of miRNA function can be achieved in cancer cells on the time axis, it may have an important guiding significance for us to further understand the mechanism of miRNA and design an effective nano-carrier for miRNA/drug co-delivery. In this project, the photo-responsive dye molecule modified DNA was introduced into the drug carrier to design a photoregulated smart DNA nanohydrogel for the precise delivery and release of miRNA. The nanohydrogels possess active targeting function, which can be transfected into specific cancer cells through receptor recognition, and then release of miRNA under photoirradiation. The effect of regulation action on cell cycle, apoptosis and drug resistance will be investigated at different time periods to obtain information that previous studies could not get. On this basis, this project will also attempt to enhance the chemotherapy efficacy by using drug resistant MCF-7/doxorubicin cancer cell lines. The photoregulated smart DNA nano-hydrogel developed in this project has a profound theoretical guidance for the innovative research in the field of biomedical materials.
作为非编码RNA家族中的重要成员，miRNA的异常表达与诸多恶性肿瘤的发生发展、转移、及耐药性等密切相关。因此，如果能在时间轴上实现对癌细胞中miRNA功能的实时动态精准调控，对我们深入理解miRNA的作用机制，设计高效的miRNA/药物纳米载体具有重要的指导意义。本项目将光响应性染料分子修饰DNA引入到药物载体中，设计一种光控智能DNA纳米水凝胶用于miRNA的精准输送和释放。该纳米水凝胶具有主动靶向功能，可通过受体识别被转染至特定的癌细胞内，并在光照下释放miRNA。我们将考察在不同时间段的调节行为对细胞周期、细胞凋亡及耐药性的影响，获得以往研究不能得到的信息。在此基础上，本项目也将进行改善乳腺癌耐药细胞株MCF-7/阿霉素耐药性的研究。本项目开发的光控智能DNA纳米水凝胶对于生物医用材料领域的创新研究有着深刻的理论指导价值。

结项摘要

MicroRNA (miRNA)的异常表达与诸多恶性肿瘤的发生发展、转移、及耐药性等密切相关。因此，如果能实现对癌细胞中miRNA表达水平的时空调节，对我们深入理解miRNA的作用机制，设计高效的miRNA/药物纳米载体具有重要的指导意义。本项目在前期研究工作的基础上，开发了核酸适配体功能化DNA纳米水凝胶和核酸适配体-miRNA抑制剂共价偶联型DNA纳米水凝胶，并通过载药和释药、癌细胞转染及细胞毒性实验，建立了基于DNA纳米水凝胶的药物及药物/miRNA抑制剂共递送实验评价体系。设计制备了光响应性miR-21抑制剂，并在体外验证了光控释放效果。通过对miR-21抑制剂的负载方式的系统考察，设计制备了包载光响应性miR-21抑制剂的还原敏感型磁性纳米水凝胶，并将其输送至癌细胞中，确认了miR-21抑制剂的光控释放效果。但由于细胞表面及其内部成分的高度复杂性等原因，细胞内光控释放效果不及体外理想，有待进一步探索。本项目研究为细胞内生物大分子的结构和功能的可逆光控调节研究积累了宝贵的经验，研究过程中所开发的纳米水凝胶和核酸的化学修饰方法应用于靶向抗肿瘤药物递送、细胞成像和DNA分子探针研究并发表SCI论文5篇，申请国内发明专利2项，获专利授权3项。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
Multi-functional DNA-conjugated nanohydrogels for aptamer-directed breast cancer cell targeting
用于适体定向乳腺癌细胞靶向的多功能 DNA 共轭纳米水凝胶
  • DOI：
    10.1039/d1nj04152e
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Jiang G. F.;Wang N. N.;Jia L. N.;Che H. L.;Wang L. H.;Yang J. Y.;Xu H.;Wu C. F.;Liu M. Z.
  • 通讯作者：
    Liu M. Z.
反-4-羟甲基哌啶-3-醇的合成
  • DOI：
    10.14159/j.cnki.0441-3776.2019.07.015
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    化学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    方教冰;陈雨辰;崔浩楠;王诗宇;刘明哲
  • 通讯作者：
    刘明哲
Reduction-sensitive N, N'-Bis(acryloyl) cystinamide-polymerized Nanohydrogel as a Potential Nanocarrier for Paclitaxel Delivery.
  • DOI：
    10.1080/15685551.2021.1914398
  • 发表时间：
    2021-04-18
  • 期刊：
    Designed monomers and polymers
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Yu L;Kong L;Xie J;Wang W;Chang C;Che H;Liu M
  • 通讯作者：
    Liu M
Synthesis of a new alkynylated deoxyadenosine phosphoramidite for the click reaction-mediated DNA labeling
用于点击反应介导的 DNA 标记的新型炔基化脱氧腺苷亚磷酰胺的合成
  • DOI：
    10.1016/j.mencom.2019.09.008
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    Mendeleev Communications
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Wang Shiyu;Liu Feifan;Fang Jiaobing;Li Yashu;Liu Jun;Liu Mingzhe
  • 通讯作者：
    Liu Mingzhe
Fluorescent probe-encapsulated smart nanohydrogel to enhance sensitivity toward hydrogen peroxide in living cells
荧光探针封装的智能纳米水凝胶可增强活细胞对过氧化氢的敏感性
  • DOI：
    10.1016/j.dyepig.2022.110938
  • 发表时间：
    2022-11-22
  • 期刊：
    DYES AND PIGMENTS
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Liu，Jun;Man，Huizi;Liu，Mingzhe
  • 通讯作者：
    Liu，Mingzhe

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其他文献

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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    郑荣跃

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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

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          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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