基于脂质体的纳米基因载体的研究进展

基因治疗是指将外源基因导入目标细胞,用以修正因基因缺陷和异常导致的疾病,达到治疗疾病的目的。 外源基因在细胞中高效、持续地表达是基因治疗成功的关键,这与载体的选择息息相关。 随着科技的发展,脂质体纳米复合物作为基因载体受到人们广泛关注,其具有功能多样、易于修饰、生物相容性好、转染效率高等优点。 本文介绍了脂质体的结构特点,并对磁性纳米、金纳米、量子点、壳聚糖、上转换纳米与脂质体的复合物作为基因载体进行综述和展望。     

聚酰胺-胺型树枝状大分子及其衍生物在基因传递中的应用

基因治疗通过基因载体将治病基因导入病患的特异细胞以治疗心血管、神经系统疾病和癌症等。寻找安全高效的非病毒基因载体一直是基因治疗以及生物材料领域中的前沿课题。聚酰胺-胺型(PAMAM)树枝状高分子作为一类三维的、结构高度有序的新型载体,由于具有安全性好、易于修饰、携带外源基因容量大等特点,已经引起了广泛的关注。但是另一方面,合成步骤相对繁琐、后期产物纯化困难以及转染效率相对较低等问题限制了这类载体的进一步发展。本文结合本课题组的研究情况,针对如何提高PAMAM的转染效率以及增强其基因传递的靶向性等相关问题,对近几年在PAMAM树枝状分子修饰改性方面所做的一些有意义的工作进行了综述,并对前景进行了展望。     

阳离子聚合物基因转染载体的研究进展

安全有效的基因载体是实现基因治疗的必要条件,由于阳离子聚合物易于合成和改性,无免疫原性,可以方便地与DNA形成紧密的超分子复合物,保护DNA免受核酸酶的降解,并促进其进入细胞,从而成为非病毒基因载体中的一个重要类型;但阳离子聚合物基因载体,对细胞具有电荷相关的毒性,转染效率低于病毒载体,这成为限制其进入临床使用的瓶颈.本文从提高阳离子聚合物作为基因载体时的转染效率及降低其毒性方面综述了阳离子聚合物基因载体的研究进展,归纳了改善阳离子聚合物基因载体转染特性的八种方法,预测了阳离子聚合物基因载体的发展前景.     

以光诱导Fenton反应控制M-PEIs纳米凝胶的粒径

基因治疗,就是将正常基因导入体内以弥补缺失或替换突变基因来医治囊性纤维化和血友病等[1]多种疾病.而制备高效安全的基因转染载体至今仍是基因治疗的一个瓶颈.非病毒类载体的基因转染效率目前虽不高,但由于其具有低毒、低免疫反应、无基因插入片断大小限制、制备方便、易保存     

pH敏感基因载体的研究现状

基因治疗正成为遗传病、癌症等疾病的有效治疗方法. 基因治疗实现的最大挑战是开发安全有效的基因运载载体以将目的基因从血液运送到细胞质或细胞核. 目前, 常用的基因治疗载体有病毒载体和非病毒载体. 非病毒载体由于安全性好, 易于合成, 易于修饰而得到了更为广泛的研究. 其中pH敏感载体作为功能性非病毒载体, 不仅安全性高, 而且有更好的体内基因转染效率, 为非病毒性载体在临床上的应用开辟了广阔的前景. 本文主要从pH敏感脂质和pH敏感聚合物两方面对pH敏感基因载体进行简要综述, 介绍了该两类载体的构建方法及其对基因的运载机制.     

非病毒性基因载体的合成研究

基因治疗是一种有效的治疗先天性遗传性疾病以及后天获得性疾病的手段。它通过激发细胞的生物活性或者抑制细胞非正常的功能来治疗或者预防疾病的发生,例如细胞的基因紊乱,细胞的无序增殖。目前基因治疗所面临的问题是缺乏有效的基因递送载体。基因载体主要分为病毒性基因载体和非病毒性基因载体。与病毒性基因载体相比,非病毒性基因载体具有毒性小、安全性高、易于制备、能够荷载分子量大的DNA等优点。本文综述了非病毒性基因载体的合成研究进展。     

基于环糊精构建的基因载体进展

安全有效的基因载体对于基因治疗有着重要的潜在价值。相对于病毒性基因载体,化学合成的载体具有低免疫原性,易于大规模生产和生产成本较低的特性,因而受到越来越多的关注,但是非病毒基因载体在转染效率和选择性方面有一定的限制性,当前的主要研究工作集中在这两方面。基于环糊精构建的基因载体,可以有效地提供基因载体的立体构象和功能性的选择性。作为FDA批准的生物材料,环糊精具有无毒和生物降解性,其不但可以保护基因,避免在体内降解,同时有助于通过细胞膜,进入细胞内达到基因转染的作用。环糊精具有大量可修饰的羟基基团,因此对环糊精修饰不但可以通过主客体作用构建超分子体系,并且可以作为多官能团核形成星状高分子,被广泛应用于制备低毒、可降解、靶向性和高效率的转基因载体。目前,环糊精修饰的非病毒正离子载体转移siRNA,已经成功进行了色素瘤的临床试验,取得了很好的治疗效果,表明了环糊精非病毒载体的巨大应用前景。本文对基于环糊精基因载体的最新研究进展进行了综述,详细介绍了基于环糊精的超分子自组装构建的聚轮烷型、侧链分子识别型的基因载体,以及基于环糊精多羟基构型而构建的星型聚合物基因载体和树枝状基因载体,并对环糊精基因载体的优越性和未来应用做了相应的介绍。     

含氟高分子基因载体

阳离子高分子被广泛应用为非病毒类基因载体,但这类高分子材料的转染效率与细胞毒性之间通常存在"恶性"关联,即获得高转染效率时往往会伴随严重的细胞毒性.如何制备兼具高效、低毒特点的高分子载体是成功实施基因治疗的关键.含氟高分子是一类具有独特理化性质的高分子,能够在低电荷密度条件下与核酸形成稳定的复合物,从而实现高效、低毒的基因转染.含氟功能基团可帮助阳离子高分子改善复合物稳定性、细胞内吞、内涵体逃逸、胞内核酸释放等多个环节,从而赋予了含氟高分子在基因递送过程中的氟效应.该专论系统地总结了含氟高分子基因载体的研究,介绍了含氟高分子的基因递送性能、作用机理以及在基因治疗、基因编辑中的应用,并对含氟高分子载体的未来发展进行了展望.     

胆固醇修饰的低分子量聚乙烯亚胺接枝化聚[L-天冬酰胺-co-L-赖氨酸]作为基因载体的性能研究

通过将低分子量的聚乙烯亚胺(PEI600)及其胆固醇衍生物与聚(L-天冬酰胺-co-L-赖氨酸)(PSL)进行开环反应, 合成了一类新型的肿瘤靶向基因载体, 研究了这类载体与DNA形成复合物的性质以及介导绿色荧光蛋白质粒pEGFP-C1转染不同细胞的性能. 结果表明, 在复合质量比大于5∶1时, 各载体均能与DNA形成结构稳定的复合物. 同时转染实验结果证明, 通过在侧链引入一定数目的胆固醇, 可以明显提高载体对于癌细胞HepG2和Hela的转染效率. 这类新型的载体具有良好的细胞相容性、较高的转染效率以及易于进行靶向修饰等特点, 在基因治疗研究领域中将具有较好的潜在应用价值.     

含酯键的可降解聚合物基因载体研究进展

基因治疗作为一种极富潜力、用于替代传统化学治疗的方法,为先天性遗传疾病和严重后天获得性疾病的治疗提供了一条富有前景的新途径。有效释放是基因高效表达的关键,将降解基团引入基因载体可有效地提高基因释放效率,且降解后的小片段更易代谢排出体外,从而有效降低细胞毒性。本文依据材料结构及制备方法对新型聚酯材料进行分类,从转染效率、细胞毒性以及降解性能方面综述了可降解聚酯类基因载体的最新研究进展,并对发展前景进行了展望。     

基于ATRP法研制多糖基因载体

通过对天然多糖进行化学修饰,制备具有ATRP引发位点的多糖引发剂,然后通过原子转移自由基聚合,制备以天然多糖为骨架,以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非病毒基因载体。对合成的材料进行细胞转染、细胞毒性测试,并对其它各种性能进行表征。各项表征的结果证明基于ATRP法合成的多糖基因载体能够很好地络合DNA,并且具有良好的pH缓冲能力以及生物相容性,与PEI和商业化转染试剂相比,转染效率更高,细胞毒性更低,在基因治疗中具有很好的应用前景。     

反向基因转染技术的最近研究进展

随着基因治疗研究的深入,基因转染技术得到了长足的发展。在反向基因转染概念被提出来的十余年间,反向基因转染技术也引起了广泛关注。反向基因转染技术是相对于常规转染而言的,即首先通过基质锚定DNA(或RNA),然后将细胞接种于该基质表面,细胞贴附的同时摄取锚定的DNA(或RNA)而实现基因转染,因而也被称为表面介导基因转染、基质介导基因转染、固相基因转染。与传统转染方法相比,其具备以下优势:载体/DNA(或RNA)复合物更加稳定,转染试剂可以更有效地接触细胞而达到更高的转染效率,低的细胞毒性和血清环境中不影响转染效率等。本文主要综述了反向转染技术的最新研究进展及其主要应用领域。     

一种基于二氧化硅微颗粒的基因载体的制备新方法

建立了一种基于二氧化硅微颗粒的基因载体的制备新方法. 首先将正硅酸乙酯在乙醇和氨水环境下水解， 合成得到二氧化硅微颗粒, 然后通过静电作用将多聚赖氨酸修饰到硅微颗粒上, 制备出可有效地结合DNA的基因载体. 所制备的基因载体可将绿色荧光蛋白表达载体pEGFP导入COS-7细胞中, 实现了绿色荧光蛋白的高效表达. 本方法简便、 快速, 在基因转染与基因治疗研究领域具有较好的潜在应用价值.     

响应性阳离子聚合物及聚合物纳米胶束基因载体

人类多种疾病都与基因的结构或功能改变密切相关,基因治疗已经成为改善人类健康的新兴医学治疗手段,基因治疗的关键在于构筑高效的基因载体.发展生物可降解、具有高转染效率和低毒性的阳离子聚合物基因载体已经成为当今该领域的主要任务.本文主要介绍了对细胞内外的环境差异和外界刺激具有响应性的阳离子聚合物基因载体的合成方法,实现DNA在细胞内的有效释放;构筑不同拓扑结构的聚合物,运用聚合物的拓扑结构来调节DNA与聚合物组装复合体形貌,实现DNA的可控压缩和提高载体的转染效率;通过两亲性阳离子聚合物的自组装形成稳定的阳离子纳米胶束,增加聚合物表面电荷密度,从而有效增强聚合物和DNA结合能力,实现低正负电荷比条件下的DNA压缩和基因的高效表达.     

带有人Ⅸ因子cDNA的反转录病毒载体的构建及其在血友病B患者皮肤成纤维细胞中的高效转移和表达

本文报道对血友病B实施基因治疗的可能性,首先将由SV40早期启动子,小鼠MT-1启动子和反转录病毒LTR启动子控制的Ⅸ因子cDNA构建到反转录病毒载体,然后用电穿孔法将构建的4个反转录病毒载体分别转入一株Amphotropic辅助细胞,PA317细胞,再用一株人纤维肉瘤细胞,HT1080细胞,测定这些辅助细胞的产病毒滴度,可得到2×10~4CFU/ml到5×10~5CFU/ml左右的病毒感染颗粒,用ELISA分别测定转有不同病毒载体的PA317细胞的Ⅸ因子蛋白产量,发现LTR启动子的表达效率最高,Ⅸ因子蛋白的分泌速率可达584ng/10~6细胞/24h,而SV40早期启动子和MT-1启动子的表达效率分别只有它的1/10和1/20,将表达效率最高的反转录病毒载体pXL—Ⅸ 1转入一株取自血友病B患者原代培养的皮肤成纤维细胞后同样能产生较高浓度的Ⅸ因子蛋白,其分泌速率可达549ng/10~6细胞/24h,其中75％以上的Ⅸ因子具有凝血活性,从而达到了首先在体外培养细胞纠正Ⅸ因子基因缺陷的目的,实现了血友病B基因治疗的第一步。     

壳聚糖作基因载体及其改性研究进展

基因载体是基因治疗的关键,病毒性基因载体在临床应用上暴露出一系列安全问题,非病毒性载体的研究成为当务之急。因其来源丰富、价廉、优良的物理化学和生物学特性,壳聚糖是当今最具潜力的非病毒性基因载体。近年来,壳聚糖作基因载体及其改性研究取得了长足的进展。本文重点从壳聚糖/基因复合物的大小、稳定性、靶向性及基因转染效率等方面概述了壳聚糖及其改性衍生物作基因载体的最新研究进展。     

PEI基因载体靶向遮蔽体系的制备和表征

将RGD短肽接枝到聚谷氨酸(PGA)上,制备了一种靶向性的基因载体遮蔽材料PGA-RGD.通过凝胶电泳实验及体外转染实验证明得出RGD的引入增加了载体材料与细胞表面受体的特异性作用,在载体表面正电荷得到遮蔽的同时,转染效率还得到了一定程度的增加.同时,对转染了48h的三元复合物进行MTT细胞毒性测试表明,PGA遮蔽的基因载体体系(PGA/PEI/DNA)和PGA-RGD遮蔽的基因载体体系(PGA-RGD/PEI/DNA)的细胞毒性均低于PEI/DNA复合物体系.本文开发的基因载体改性方法不仅可以对复合物颗粒表面的正电荷进行遮蔽,从而降低复合物体系对非目标组织的非特性异作用;同时引入的RGD靶向短肽还可以提高载体的靶向性,这一改性策略对推动阳离子聚合物基因载体在体内的应用具有重要意义.     

原子转移自由基聚合(ATRP)阳离子化菊粉作为非病毒基因载体的研究

利用原子转移自由基聚合(ATRP)将聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯[P(DMAEMA)]偶联到菊粉多糖(Inulin)上,合成了新型基因载体PDIN.利用核磁共振仪、动态光散射分析仪、透射电子显微镜和凝胶电泳对PDIN及其与质粒pDNA的复合物进行了表征.凝胶阻滞实验结果表明,PDIN可以通过静电相互作用稳定结合pDNA.噻唑蓝(MTT)细胞毒性测试、溶血实验、绿色荧光蛋白表达质粒(pGFP)及β半乳糖苷酶表达质粒(pβgal)转染实验结果表明,PDIN对MCF-7,Hela,COS7和HepG2细胞的毒性较小;其溶血率低,具有良好的血液相容性;载体PDIN能有效将pGFP和pβgal带入COS7细胞并表达,在N/P为1时转染效率最高,其β半乳糖苷酶的酶活为(3.36±0.74)U/mg蛋白,比Lipo2000转染效率[(4.33±0.77)U/mg蛋白]略低.因此,所合成的载体PDIN是一种有潜在应用价值的非病毒基因载体.     

基因治疗中高分子载体的发展现状

高分子基因载体输送系统是人类基因治疗研究中的一个重要工具。随着对高分子基因载体输送机制的深入了解,靶向细胞核的病毒型结构高分子载体既具有非病毒载体的结构灵活可控、低毒性、合成简便、费用低廉的优点,又具有病毒载体的高效、靶向细胞核作用强的优点,其将有较大的发展前景。近年来,针对特定的基因输送设计了多种高分子载体。本文介绍了聚乙烯亚胺(PEI)、聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯(PDMAEMA)、嵌段共聚物、多聚赖氨酸(PLL)、糖类高分子(β-环糊精、壳聚糖、葡聚糖)等高分子载体的研究进展。     

罗丹明B与基因共负载纳米粒子的制备与性能

药物/基因共负载的智能微载体的制备是肿瘤多元复合治疗的关键科学问题。本文以疏水性荧光染料罗丹明B为模型药物,采用聚乙烯亚胺－接枝－胆固醇两亲聚合物作为药物载体,成功制备了罗丹明与基因共负载的超分子组装体。通过组装条件的调控,获得了尺寸为150 nm、表面电位33 mV的球形纳米粒子,并依然具有很好的DNA缔合特性。细胞培养结果表明：表面正电荷的罗丹明与基因共负载纳米粒子很容易被细胞内吞,并能有效转染细胞,为高效安全的药物/基因共负载微载体的制备提供了切实可行的途径。 关键词 非病毒基因载体;超分子组装;药物/基因共负载