核酸自组装纳米递送载体的研究进展

随着核酸纳米技术的飞速发展,核酸自组装纳米载体已成为药物递送领域的研究热点。针对核酸自组装纳米载体在药物递送中的应用进展进行了系统综述,讨论了不同的核酸自组装策略,阐述了多种靶向递送和药物控制释放方法,同时,总结了核酸自组装纳米递送载体在蛋白质药物、核酸药物、小分子药物和纳米药物递送中的应用,并针对该领域的挑战和未来发展趋势进行了总结和展望,以期为药物递送领域和新型药物系统研究提供参考。

智能响应型纳米载体用于核酸类药物递送的研究进展

核酸类药物可以直接对特定蛋白表达相关基因进行调控,同时因其序列设计简单、合成修饰方便、作用机制明确,已受到越来越多的关注,且有望成为肿瘤治疗等领域最有前景的药物之一。然而,核酸类药物必须依赖有效载体才能克服自身局限性以及各种跨膜障碍进而发挥疗效。目前,非病毒核酸类递送载体多存在转染效率较低的缺点,为此,研究者们设计了一系列针对体内病理环境和体外物理刺激的智能响应型纳米载体,该类载体可通过响应体内pH、氧化还原条件等特定变化或者温度、光照、超声波、磁场等外部刺激,来实现核酸类药物的精准调控释放,并提高其在靶细胞内的转染效率,降低其对正常组织和细胞的毒副作用。本文综述了当前智能响应型纳米载体在核酸类药物递送领域的研究进展,对智能响应型核酸类药物载体的功能设计及作用特点进行了介绍,以期为核酸类药物及其递送系统的研究提供参考。

甘露糖修饰的壳聚糖聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米微球作为口蹄疫病毒核酸疫苗递送载体的特性评价

旨在对制备的甘露糖修饰的壳聚糖聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(D,L-lactide-co-glycolide),PLGA]纳米微球作为口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)核酸疫苗递送载体进行评价。采用西佛碱反应和元素分析制备具有一定取代度的甘露糖修饰的壳聚糖衍生物(mannose modified chitosan,MCS),然后,经双重乳化挥发法制备得到甘露糖修饰的壳聚糖PLGA纳米微球(MCS-PLGA-NPs)。采用纳米粒径仪检测MCS-PLGA-NPs粒径分布和表面电势(zeta)、扫描电镜考察其形态、琼脂糖凝胶电泳观察其对质粒的吸附和吸附质粒后抵抗核酸酶降解能力、CCK-8法检测MCS-PLGA-NPs的细胞毒性、激光共聚焦观察巨噬细胞对MCS-PLGA-NPs-质粒DNA复合物的摄取、荧光显微镜和Western blot验证MCS-PLGA-NPs加载质粒DNA在细胞中的表达。元素分析结果表明,成功制备了取代度为5%~10%的MCS。纳米粒径测定和扫描电镜结果表明,MCS-PLGA-NPs的zeta为正值、粒径分布均匀且形态规则呈球形。琼脂糖凝胶电泳结果显示,MCS-PLGA-NPs吸附质粒的能力随着其质量的增加而增强并且可以在一定程度上抵抗核酸酶降解质粒DNA。在细胞毒性试验中,不同浓度的MCS-PLGA-NPs与RAW264.7细胞共孵育24 h后,细胞存活率仍在85%以上。在细胞摄取试验中,用激光共聚焦显微镜可以明显观察到质粒DNA结合到纳米微球表面被RAW264.7细胞摄取。荧光显微镜和Western blot试验证明MCS-PLGA-NPs加载质粒DNA可以在细胞中进行表达。综上表明,本研究成功制备了MCS以及具有递送核酸疫苗能力的MCS-PLGA-NPs,为FMDV核酸疫苗的递送研究提供了新的方向和见解,也为该递送载体携带特定抗原靶向抗原递呈细胞表面甘露糖受体以及应用于动物免疫的研究奠定基础。

有机纳米材料在植物核酸递送中的研究进展

将外源遗传物质导入植物细胞是植物生物技术研究中一项非常重要的技术,对农林业的发展有十分重要的意义,目前常用的植物转基因方法主要包括农杆菌转染法和基因枪法,随着纳米生物技术的发展,基于纳米材料为载体的植物转基因技术为植物遗传转化提供了新途径。本文综述了近年来有机纳米材料作为外源基因载体的特点、携带基因的能力、进入受体植物细胞的机制,并展望了有机高分子纳米载体在植物遗传转化中的应用,以期促进植物转基因技术的发展。

RNA分子组装纳米传感器和药物递送系统

由美国国家卫生研究院（NIH）资助,加州大学圣塔芭芭拉分校开发RNA（核糖核酸）应用取得成功。他们将抗疾病的RNA（核糖核酸）分子组装成具有治疗效果的生物支架。该支架除了具有很好的功能扩展性,由于是短链的寡核苷酸组成,使这种支架易被化学药物所接受,可用于递送化学药品,即向人体递送抗病药物。

核酸适配体靶向递送siRNA的设计策略及应用进展

小干扰RNA(small interfering,siRNA)诱发的RNA干扰在疾病治疗中展现出巨大的潜力。然而,由于siRNA的稳定性较差,缺乏靶向性,递送siRNA到靶组织/细胞并诱导基因沉默仍是极具挑战的事情。核酸适配体是一类能够特异性识别靶物质的寡核苷酸序列。将核酸适配体与siRNA共价结合,或与其他siRNA载体连接可引导siRNA进入靶组织/细胞。该文综述了近几年基于核酸适配体靶向递送siRNA在疾病治疗中的设计策略及应用的研究进展,并讨论了核酸适配体介导siRNA传递在临床转化方面的挑战与前景。

脂质纳米粒-mRNA递送系统及其在嵌合抗原受体T细胞治疗中的应用

尽管嵌合抗原受体(CAR)T细胞治疗在血液系统恶性肿瘤患者中取得了显著的临床疗效,但需要进一步优化。脂质纳米粒(LNP)-信使核糖核酸(mRNA)递送系统作为一种非病毒性基因载体运用于CAR-T细胞治疗研究中,一方面通过LNP将密封蛋白-6 mRNA靶向递送至抗原提呈细胞,从而实现抗原提呈细胞辅助性增强密封蛋白-6靶向的CAR-T细胞的功能,以进一步诱导对实体瘤的清除;另一方面,通过LNP将成纤维细胞激活蛋白(FAP)CAR mRNA靶向递送至T细胞,实现体内FAP靶向的CAR-T细胞的制备,以通过阻断心脏纤维化过程达到治疗急性心肌损伤的目的。在CAR-T细胞研究和治疗中,LNP-mRNA递送系统具有不与细胞基因组整合、价格便宜、毒副作用小及可修饰等优点,亦存在蛋白瞬时表达导致调控细胞功能的持久性不足及制备等方面的技术局限性。本文综述了LNP-mRNA递送系统及其在CAR-T细胞治疗中的应用研究。

基于胶质瘤细胞来源胞外囊泡制作的仿生纳米材料在靶向递送STAT3-siRNA中的作用

目的:胶质瘤是最常见的颅内原发性肿瘤,目前仍无理想的治疗手段,基因治疗作为胶质瘤治疗的新方法之一近年来备受关注,但因缺少有效的递送载体,从而使其在胶质瘤治疗中的应用仍十分有限。本研究旨在探讨用胶质瘤细胞来源胞外囊泡(extracellular vessel,EV)制作的仿生纳米材料靶向递送基因药物STAT3-siRNA来治疗胶质瘤的可行性。方法:首先通过超速离心法提取胶质瘤细胞U251来源的EV(U251 glioma cells derived EV,EV_(U251)),采用纳米粒子跟踪分析法对其粒径分布进行表征分析,透射电镜进行形貌分析,蛋白质印迹法验证其表面特征蛋白的表达;使用膜染料试剂盒PKH67将EV_(U251)标记后,通过细胞摄取实验验证其靶向U251的归巢能力;采用低渗法去除EV_(U251)的内容物,并通过微孔膜制备EV_(U251)囊泡(EV_(U251) memberane,EVM_(U251));采用电转染法将EVM_(U251)中载入靶向信号转导与转录活化因子3(signal transducers and activators of transcription 3,STAT3)的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)(STAT3-siRNA)制成仿生纳米材料EVM_(U251)@STAT3-siRNA;使用real-time PCR对成功包载的siRNA进行定量分析,并计算包载率及载药率;采用荧光染料CY5标记siRNA后,通过细胞摄取实验评价仿生纳米材料EVM_(U251)@CY5-siRNA靶向U251细胞的能力,再结合绿色溶酶体示踪剂评价该仿生纳米材料的溶酶体逃逸能力;最后通过体外细胞实验分别检测EVM_(U251)@STAT3-siRNA敲低STAT3 mRNA表达水平以及选择性杀伤U251的能力。结果:EV_(U251)粒径分布范围为50~200 nm,呈天然的圆盘形态,并且在其膜上检测到EV标志性蛋白质的表达。细胞摄取实验证明其具有靶向U251的归巢能力。将EV_(U251)制备为EVM_(U251)@STAT3-siRNA后,粒径变为(177.9±5.0)nm,siRNA包载率为(33.5±2.2)%。细胞摄取实验证明其仍具有靶向U251细胞的能力,且能成功避开溶酶体降解而将siRNA递送至胞质。体外细胞实验证明EVM_(U251)@STAT3-siRNA能有效敲低U251细胞STAT3基因的表达,并能对U251细胞产生选择性杀伤。结论:用EV_(U251)制作的仿生纳米材料EVM_(U251)@STAT3-siRNA能选择性敲低U251细胞STAT3基因的表达,并能产生选择性杀伤作用,可为胶质瘤的基因治疗提供新思路。

透明质酸修饰纳米粒在超声-微泡介导下的体外靶向性与安全性评价

目的制备一种由透明质酸修饰的纳米粒核酸递送载体(HDP@siRNA NPs),评价其生物安全性以及在超声-微泡介导下的体外转染靶向性。方法采用超声乳化溶剂挥发联合两步静电吸附法制备得到HDP@siRNA NPs,在透射电镜下观察其外观形态,测定其粒径、Zeta表面电位及体外稳定性,并检测siRNA的包封率及体外释放能力。荧光显微镜观察超声-微泡介导下纳米粒对肿瘤细胞的转染效果。通过CCK-8实验以及小鼠定期给药后的血清生化指标[肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、肝脏的丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转移酶(AST)、肾脏的血清肌酐(CREA)、尿素氮(BUN)]检测及主要器官(心、肝、脾、肺、肾)病理切片分析验证纳米粒体内外生物安全性。结果成功制备出HDP@siRNA NPs,其在透射电镜下为形态均一的三层球形结构,粒径为(154.71±2.91)nm,Zeta表面电位为(-14.12±1.67)mV,并可长期稳定保存。该纳米粒载体对siRNA的包封率为(77.05±2.28)%,体外释放实验显示其具有缓释效果。靶向纳米粒联合超声-微泡组转染细胞后,Cy3荧光强度量化值为单独siRNA组的3.98倍(P<0.001),为非靶向NPs组的1.71倍(P<0.001),为靶向NPs组的1.39倍(P<0.001)。CCK-8结果显示,共孵育siRNA浓度为100 nmol·L^(-1)及150 nmol·L^(-1)时,HDP@siRNA NPs组细胞存活率依然维持在较高水平,并高于DP@siRNA NPs组(P<0.001),同时加入SonoVue共孵育对细胞存活率未产生明显影响(P>0.05)。对健康小鼠定期注射纳米粒及SonoVue微泡期间,给药结束后的血清生化检测结果显示,三组小鼠心、肾、肝功能基本指标水平差异均无统计学意义(P均>0.05),心、肾、肝未见异常损害情况。结论成功制备的由透明质酸修饰的HDP@siRNA NPs具有较高的生物安全性,在超声-微泡介导下其转染细胞效率得到进一步提升,具备作为新型核酸递送载体的潜力。

酸敏感多肽在药物递送方面的作用机制及其应用

作为一类新型的递送载体,多肽具有丰富的生物活性、较低的免疫原性及良好的生物相容性,近年来利用多肽递送药物或基因的研究得到广泛关注。其中,具有酸敏感性的多肽,在肿瘤微环境或溶酶体的弱酸性条件下可以产生二级结构的改变。因此,将酸敏感多肽作为递送载体,或将其修饰在其他载体上,负载药物后形成的纳米组装体可以在肿瘤组织中定点释放药物,促进药物的细胞内化,增强药物的治疗效果。目前发现酸敏感多肽种类较多,多肽的氨基酸侧链、极性氨基酸数量、氨基酸序列及肽链二级结构都可以影响其酸敏感性。本文列举了近年来文献中报道的酸敏感多肽类型,分析了多肽的结构与其酸敏感性之间的关系,并介绍了酸敏感多肽及其修饰载体在药物递送方面的作用机制和应用,为更好地开发和利用酸敏感多肽,实现药物的高效递送提供参考。