新型生物纳米结构在杜兴肌肉萎缩症靶向治疗中的基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81301526
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H06.运动系统
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a lethal muscle degenerative disorder,there is no treatment available in clinic currently. Antisense oligonucleotide (AO) - mediated exon skipping therapy shows huge potential for DMD as demonstrated by recent clinical trials. However, there remain limitations to current AOs applied in clinical trials e.g. low systemic delivery efficiency, particularly to heart as anticipated from pre-clinical studies. Thus, it becomes imperative to explore new,effective targeted delivery vehicles. Exosomes are small (40-100 nm) membrane vesicles of endocytic origin that are released into the extracellular environment on fusion of multivesicular bodies (MVB) with the plasma membrane. In our previous studies, we demonstrated that exosomes could be harnessed as a targeted delivery vehicle by modifying exosomes with a brain-targeting peptide. It was shown that loaded cargoes were sucessfully delivered cross the blood-brain barrier to targeted neurons. Our recent evidence indicates that exosomes derived from muscle cells bear muscle tissue tropism, suggesting that it can be utilized as a delivery vehicle for the treatment of muscle diseases e.g. DMD. Based on our previous data, in this proposal we plan to fully exploit the potential of muscle cell-derived exosomes as a new delivery vector for DMD. A series of studies will be undertaken including detailed characterization of muscle cell-derived exosomes, evaluation of its systemic delivery efficiency in DMD mouse models, optimization of loaded AOs and related mechanistic studies. We wish to provide a new targeted delivery vehicle and therapeutic method for the treatment of DMD.
杜兴肌肉萎缩症是一种致死性的神经肌肉退行性疾病,目前临床尚无有效的治疗方法。最近反义寡核苷酸介导的外显子跳读的临床试验结果显示了该方法的巨大应用前景,但临床上测试的反义寡核苷酸药物存在着系统运输效率低,特别是在心肌中运输效率有限等问题,因此亟需研发新型的高效的肌肉靶向运输载体。本课题组在前期工作中,利用靶向肽修饰exosome(一种由细胞分泌的纳米级生物囊泡结构),并将其作为外源药物的运输载体,成功地跨越血脑屏障,将药物靶向运输到脑神经,显示其作为运输载体的潜力。另外,在前期工作中,我们发现肌肉细胞来源的exosome具有肌肉组织靶向性,因此本课题拟测试exosome在杜兴肌肉萎缩症上靶向运输反义寡核苷酸药物的潜力。通过对肌肉细胞来源exosome的体内组织分布、运载药物和条件的优化及其系统运输效率的评估和其作用机理的阐释,以期为杜兴肌肉萎缩症的治疗提供一种新的靶向运输载体和治疗途径。

结项摘要

杜兴肌肉萎缩症是一种致死性的神经肌肉退行性疾病,目前临床尚无有效的治疗方法。反义寡核苷酸介导外显子跳读的临床试验结果显示了该方法的巨大应用前景,但临床上测试的反义寡核苷酸药物存在着系统运输效率低,特别是在心肌中运输效率有限等问题。利用exosome(一种由细胞分泌的纳米级生物囊泡结构)作为反义寡核苷酸类药物的运输载体,可有效提高药物系统运输效率。但exosome的药物装载效率极低是制约exosome作为生物纳米药物载体发展的主要因素。本项目系统优化了exosome装载药物条件,包括:电激转化法、Ca(PO4)2转化法、通透方法、超声法、冻干法、pH梯度法等,结果显示通过以上测试方法装载反义寡核苷酸类药物(PMO、PNA等)至exosome的效率较低,无法实现exosome介导的高效药物运输。为实现exosome的药物高效装载,本研究筛选到一种新型exosome锚定肽,通过该锚定肽可以高效负载反义寡核苷酸药物至exosome表面,在杜兴肌肉萎缩症动物模型-mdx小鼠上系统测试了exosome介导药物运输效率,结果显示:EXO-PMO给药组能够显著提高外显子跳读水平、显著提高dystrophin阳性肌纤维的数量,与单独注射等量PMO组相比,诱导dystrophin蛋白表达水平提高至20倍作右,显示出高效的系统运输效率。该新型药物装载方法为exosome介导的药物运输奠定了实验基础。为进一步阐释exosome介导药物系统运输的机理,本研究系统测试了肌肉细胞来源的exosome在小鼠体内的组织分布情况,结果显示C2C12来源的exosome具有一定的肌肉组织倾向性且具有较好的代谢稳定性。该研究为exosome介导的药物系统运输提供了一定的理论基础。综上,本研究针对exosome药物装载效率低的问题,优化并开发出一种新型药物负载方法,该方法能够高效负载药物至exosome表面,显著提高exosome介导的药物运输效率,为杜兴肌肉萎缩症的治疗提供一种新的靶向运输载体和治疗途径。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Peptide Nucleic Acid Promotes Systemic Dystrophin Expression and Functional Rescue in Dystrophin-deficient mdx Mice.
肽核酸促进肌营养不良蛋白缺陷 mdx 小鼠的全身肌营养不良蛋白表达和功能拯救。
  • DOI:
    10.1038/mtna.2015.27
  • 发表时间:
    2015-10-06
  • 期刊:
    Molecular therapy. Nucleic acids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gao X;Shen X;Dong X;Ran N;Han G;Cao L;Gu B;Yin H
  • 通讯作者:
    Yin H
Hexose enhances oligonucleotide delivery and exon skipping in dystrophin-deficient mdx mice.
己糖增强肌营养不良蛋白缺陷 mdx 小鼠的寡核苷酸递送和外显子跳跃
  • DOI:
    10.1038/ncomms10981
  • 发表时间:
    2016-03-11
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Han G;Gu B;Cao L;Gao X;Wang Q;Seow Y;Zhang N;Wood MJ;Yin H
  • 通讯作者:
    Yin H
Tumor-Derived Exosomes Elicit Tumor Suppression in Murine Hepatocellular Carcinoma Models and Humans In Vitro
肿瘤源性外泌体在小鼠肝细胞癌模型和人类体外引起肿瘤抑制
  • DOI:
    10.1002/hep.28549
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    HEPATOLOGY
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Rao, Quan;Zuo, Bingfeng;Yin, HaiFang
  • 通讯作者:
    Yin, HaiFang
Effective Dystrophin Restoration by a Novel Muscle-Homing Peptide-Morpholino Conjugate in Dystrophin-Deficient mdx Mice.
新型肌肉归巢肽-吗啡啉缀合物在肌营养不良蛋白缺陷 mdx 小鼠中有效恢复肌营养不良蛋白
  • DOI:
    10.1016/j.ymthe.2020.08.020
  • 发表时间:
    2020-10-07
  • 期刊:
    Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gao X;Zhao J;Han G;Zhang Y;Dong X;Cao L;Wang Q;Moulton HM;Yin H
  • 通讯作者:
    Yin H
Fructose Promotes Uptake and Activity of Oligonucleotides With Different Chemistries in a Context-dependent Manner in mdx Mice.
果糖以环境依赖性方式促进 mdx 小鼠对不同化学物质的寡核苷酸的摄取和活性
  • DOI:
    10.1038/mtna.2016.46
  • 发表时间:
    2016-06-28
  • 期刊:
    Molecular therapy. Nucleic acids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
  • 通讯作者:

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其他文献

副干酪乳杆菌HD1.7遗传转化体系的初步建立
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛菁萍;高先军;由田;平文祥
  • 通讯作者:
    平文祥
2′-O-甲氧乙基反义寡核苷酸应用于杜兴肌肉萎缩症的体外研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    天津医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨璐;王青松;高先军;赵靖雯;韩刚;尹海芳
  • 通讯作者:
    尹海芳
响应面法优化副干酪乳杆菌HD1.7产Paracin1.7发酵培养基
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国食品学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛菁萍;由田;高先军;苑婷婷;孙红兵;平文祥
  • 通讯作者:
    平文祥

其他文献

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高先军的其他基金

新型exosome锚定肽介导的生物纳米载药系统在杜兴肌肉萎缩症上的靶向治疗研究
  • 批准号:
    81671528
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    61.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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

        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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