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

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51373203
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Aiming at highly efficient and safe transportation of genetic medicine(gene and siRNA), we will develop pH and reduction dual-sensitive nucleic carriers with long circulation property. The internal core of the polyplex is formed by complexation of polyethylenimine(PEI) and nucleic acid. By adjusting the feed ratio (i.e. N/P ratio) of polymer and nucleic acid in polyplex preparation, the polymeric vector efficiently complex nucleic acid to obtain polyplex with weak positive charge. In order to improve the biodegradability of the vector, poly(aspartic acid)s grafted with pH-sensitive groups such as 2-(diisopropylamino)ethylamine(DIP), 2-(diethylamino)ethylamine(DIE), 2-(dimethylamino)ethylamine(DIM) were employed to replace PEI for nucleic acid complexing. The interlayer of the nanocarrier is consisted of 2-mercaptoethylamine (MEA)-grafted poly(aspartic acid), which ties the polyplex up by forming reduction-sensitive disulfide bond. When the solution is adjusted to neutral pH, the pH-sensitive amino groups of the carrier will be further deprotonated to transfer the surface charge of disulfide-packed polyplex from positive to negative, favoring polyplex long circulation and reducing its side effect on normal tissues. Disulfide package not only decrease the polyplex size and stabilize it in blood, but also prevent the genetic medicine from nuclease degradation. When the polyplex enters the acidic tumor tissue, its surface will be transformed from negetive to positive again, enhancing the polyplex endocytosis by cancer cells. In the cancer cells lysosomes with further decreased pH and high concentration of reducing agent glutathione,the complexed nucleic acid will be rapidly release upon disulfide breakage and proton buffering effect of the polymeric carrier.
拟制备具有pH和还原双重敏感的长体内循环核酸传输载体,实现核酸药物(siRNA和基因)的高效、安全传输。粒子内核由聚乙烯亚胺与核酸复合而成,通过调控聚合物和核酸比例,使聚合物在酸性条件下复合核酸后带弱正电;为了提高生物降解性,还将采用不同酸敏基团(二异丙基乙二胺、二甲基乙二胺、二乙基乙二胺)接枝的聚天冬氨酸替代聚乙烯亚胺来构筑核酸载体。复合物粒子中间层由巯基乙胺接枝的聚天冬氨酸组成,可形成还原敏感的二硫键交联捆绑。在pH中性时,载体聚合物的更多酸敏氨基脱质子化,使粒子表面由弱正电转换为负电, 有利于粒子长循环并减少对正常组织的副作用。二硫键捆绑不仅降低复合物粒径并使其在血液中保持稳定,且防止基因药物被核酸酶降解。当复合物进入酸性肿瘤组织后,粒子表面重新由负电转换为正电,促进肿瘤细胞对粒子的内吞;在具有更低pH及高谷胱甘肽浓度的癌细胞溶酶体内,通过载体二硫键断裂和质子缓冲使核酸快速释放。

结项摘要

利用还原敏感和酸敏感提高核酸传输载体安全性和输送能力,设计并制备几种具有血液长循环和高癌细胞转染效率的核酸载体。通过还原敏感二硫键将低分子量的线性聚乙烯亚胺(PEI)接枝到可降解的聚赖氨酸(PLL)上,实现了PEI和PLL载体的优势互补,不仅可高效负载siRNA,而且可响应肿瘤细胞内高还原剂谷胱甘肽浓度(比血液中浓度高约1000倍)而快速释放siRNA,有效诱导肿瘤细胞的调亡。用不同酸敏基团(二异丙基乙二胺、二甲基乙二胺、二乙基乙二胺)接枝的聚天冬氨酸构筑核酸载体,并在中间亚表层引入巯基,两者协同作用,赋予载体血液长循环和癌细胞高转染效率的优势。其中,接枝酸敏基团的聚天冬氨酸嵌段,在酸性条件下高度质子化可高效负载核酸,在pH7.4的生理中性条件下则脱质子化,使核酸/聚合物纳米粒子表面电位由正变负;含有巯基的中间层则形成二硫键捆绑核酸载体,使负电纳米粒子在血液中不解体,赋予核酸纳米粒子体内长循环的优点;当纳米粒子进入肿瘤组织后,酸敏基团再次质子化,正电性增加,从而使纳米粒子表现为正电位,便于被癌细胞内吞,我们也在粒子表面引入肿瘤细胞的靶向分子和肿瘤组织渗透肽,进一步提高载核酸纳米粒子向肿瘤组织深部渗透和转染肿瘤细胞的能力。因此,课题通过制备具有pH和还原双重敏感的核酸输送载体,响应体内药物传输不同阶段生理环境变化,从而调控纳米粒子表面电位的可逆转换、体内血液长循环及高效细胞内吞和药物释放,并在动物模型上取得了良好的抗肿瘤治疗效果。研究成果发表于Biomaterials、Nanoscale、Chemical Communication和Polymer Chemistry等SCI期刊上,合计发表标注论文13篇,申请两项发明专利,授权1项发明专利,培养了8名博士毕业生和硕士毕业生。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Copolymer of poly(ethylene glycol) and poly(L-lysine) grafting polyethylenimine through a reducible disulfide linkage for siRNA delivery
聚(乙二醇)和聚(L)-赖氨酸)通过可还原二硫键接枝聚乙烯亚胺的共聚物,用于 siRNA 递送
  • DOI:
    10.1039/c3nr05024f
  • 发表时间:
    2014-01-01
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Li, Jingguo;Cheng, Du;Shuai, Xintao
  • 通讯作者:
    Shuai, Xintao
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
Construction of negatively charged and environment-sensitive nanomedicine for tumor-targeted efficient siRNA delivery
构建带负电荷且环境敏感的纳米药物,用于肿瘤靶向高效 siRNA 递送
  • DOI:
    10.1039/c5cc09181k
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wang, Yong;Xiao, Hong;Shuai, Xintao
  • 通讯作者:
    Shuai, Xintao
Co-delivery of doxorubicin and arsenite with reduction and pH dual-sensitive vesicle for synergistic cancer therapy
联合递送阿霉素和亚砷酸盐,具有还原和 pH 双敏感囊泡,用于协同癌症治疗
  • DOI:
    10.1039/c5nr07868g
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zhang, Lu;Xiao, Hong;Shuai, Xintao
  • 通讯作者:
    Shuai, Xintao
A pH-sensitive micelle for codelivery of siRNA and doxorubicin to hepatoma cells
用于将 siRNA 和阿霉素共同递送至肝癌细胞的 pH 敏感胶束
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2014.05.038
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Polymer
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang Yiru;Fang Jiang;Cheng Du;Wang Yong;Shuai Xintao
  • 通讯作者:
    Shuai Xintao

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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
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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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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