非病毒型DNA纳米微球层层组装构建多层膜用于原位基因传递

高效安全的基因传递体系是基因技术发展的关键问题. 基于聚阳离子的基因纳米微球是一种典型的非病毒型基因载体, 能够在体内外有效转染细胞. 本文通过层层组装方法构建装载基因纳米微球的可降解多层膜, 这种固相基因传递体系能实现材料表面的贴壁细胞的原位转染. 与装载裸DNA的多层膜相比, 基因纳米微球多层膜能更有效地原位转染贴壁细胞, 这主要是因为DNA在此多层膜中仍处于与聚阳离子缔合的状态. 构建于聚乳酸三维支架表面的基因纳米微球多层膜亦能实现支架表面贴壁细胞的原位转染. 这种结构可控、易制备的基因纳米微球多层膜为精确控制基因纳米微球传递提供了一种新方法, 也为基因治疗进一步应用于组织工程、介入治疗和医用植入体提供了一种可能的技术手段.     

磁应答型药物递送载体的设计与构建

复合磁性生物材料的发展和应用已引起生物医学领域的极大关注。磁性纳米粒子因其易功能化而具有靶向药物传递、可控药物释放及磁成像特性逐渐成为药物传递和新型诊疗领域最有前途的材料之一。基于磁性纳米粒子或掺杂的铁氧化物构建的远程触发磁性载药递送系统,有望实现在运输过程中携载药物不泄露的情况下,提高药物递送效率且对病灶周围的健康细胞无毒或低毒性。为构建理想的可控靶向磁性药物递送系统,多种材料或配体可以与磁性纳米粒子复合来构建更安全有效的磁性药物递送系统。一些生物分子、聚合物及天然产物等通过与磁性纳米粒子相结合,构建出可用于药物传递且具有独特性质的磁性复合新材料。迄今为止,具有磁场应答能力的磁性药物递送载体已经在远程控制药物释放领域得到了长足发展。本文总结了近年来磁性药物递送载体作为远程控制治疗体系在设计与构建上的研究进展。重点关注了磷脂分子、聚合物、多孔微纳米材料以及天然产物等与其构建的复合材料,并对当前磁性复合特定给药载体的优点、局限及发展前景等做了简要阐述。     

功能多肽在肿瘤治疗中的应用及研究进展

多肽具有生物相容性好,功能多样化,生物体内响应性高及合成修饰方法简单易行等优点,已被广泛用于构建靶向药物传递系统。以具有靶向功能和刺激响应性的多肽为基础构建的药物传递系统,能够将药物定向地运送到肿瘤区域。药物传递系统到达肿瘤组织后,在肿瘤组织特殊微环境或外源刺激下,实现药物的精准释放。这种具有特异性肿瘤靶向和刺激响应型的多肽载体可以最大程度地提高药物的抗肿瘤效果,降低药物的毒副作用。本文简要介绍了常用的靶向多肽和刺激响应型多肽,并讨论了基于功能型多肽的药物载体在肿瘤治疗方面的应用。     

基于二氧化硅微颗粒促细胞增殖效应的基因转染新方法

报道了二氧化硅微颗粒(SiMPs)的促细胞增殖效应, 并基于该效应发展了一种以二氧化硅微颗粒为转染伴侣的基因转染新方法, 采用MTT实验证明了二氧化硅微颗粒具有促细胞增殖效应, 并以绿色荧光蛋白表达载体质粒pEGFP为报告基因, COS-7细胞为靶细胞, 在多聚-L-赖氨酸介导的基因转染中, 利用二氧化硅微颗粒的促细胞增殖效应, 加入二氧化硅微颗粒作为转染伴侣开展基因转染实验, 获得了显著增强的基因转染效率, 相比于未加入二氧化硅微颗粒为转染伴侣的基因转染方法, 该方法的转染效率提高到5倍多. 利用二氧化硅微颗粒的促细胞增殖效应, 以其作为转染伴侣的基因转染新方法不仅为相关研究提供了一种高效简便的基因转染新方法, 而且也为基因转染效率的提高提供了新的思路.     

纳米颗粒在抗癌药物可控靶向释放中的应用

近些年来癌症发病率不断攀升,引起了人们的普遍关注。由于传统诊疗方法存在弊端,因此开发新型的针对肿瘤组织的多功能的纳米颗粒(如金纳米颗粒、脂质体、聚合物、DNA等)药物输送系统越来越重要。基于生物体的EPR效应或经过表面修饰功能化后,纳米颗粒输送系统可被动或主动靶向到达肿瘤组织,并通过控制温度、pH、超声、光以及酶等激发条件在肿瘤区域实现可控释放。本文简单介绍了肿瘤治疗中常用的具有靶向性、可控释放的纳米颗粒载药系统,系统地描述了纳米颗粒在药物输送系统的最新研究进展,并对今后的发展方向作了展望。     

核-隔层-壳结构Fe3O4@MoO3@mSiO2纳米载体的合成及其药物可控释放

利用加热均匀、迅速、热平稳性好和安全性高的微波热响应来实现药物的微波可控释放。引入具有微波热响应性质、热稳定性和化学稳定性好的Mo O3作为微波吸收物质,制备了核-隔层-壳结构Fe_3O_4@MoO_3@mSiO_2纳米药物载体。研究该纳米载体对药物布洛芬(IBU)的负载和微波响应可控释放过程。该纳米载体具有高的比表面积(222 cm2·g-1)和较大的孔隙体积(0.14 cm3·g-1)可用来负载药物。同时还具有较好的磁响应性,可实现药物的靶向给药,具有相对好的微波热响应性,可通过MoO_3中间层吸收微波辐射实现药物的可控释放。结果表明,在持续微波辐射360 min时IBU的释放率达到86%,远远高于仅搅拌时的释放率。     

可控释放二氧化硫的高分子纳米药物

近年来,二氧化硫(SO₂)气体分子在肿瘤治疗领域展现出巨大的潜力.然而,传统的使用气体吸入或亚硫酸盐作为供体的方法难以应用于临床.本综述首先介绍了一系列能够响应性释放SO₂的有机小分子供体,梳理了这些小分子供体的化学结构及响应性释放方式.接着,回顾了近年来可控释放SO₂的高分子纳米药物在肿瘤治疗研究中的发展,简述了这些纳米药物的治疗机理及抗肿瘤效果.研究表明：将SO₂与高分子纳米载体技术相结合,解决了有机小分子供体存在水溶性差、肿瘤靶向性不佳等问题.制备的可控释放SO₂的高分子纳米药物能够实现在肿瘤部位的靶向富集及SO₂气体的可控释放,表现出良好的抗肿瘤治疗效果.最后,分析并指出了可控释放SO₂高分子纳米药物面临的挑战,并对其未来的发展进行了展望.     

多功能超声造影剂

与其他成像方法相比,超声成像具有成像效果好、实时成像、操作简便、无放射性污染、价格相对低廉、适用面广以及适用于床旁等诸多无法比拟的优点,因此是目前临床上应用最为广泛的成像诊断手段之一。临床上使用超声造影剂可以提高疾病诊断的准确性,但是,超声成像自身的缺点如灵敏度相对较低等使其在对癌症等重大疾病进行诊断时存在一定的局限性。将超声成像与其他成像模式联合使用则可实现优势互补,为临床诊断提供更快捷、更精确和更清晰的图像,为疾病的诊治提供更多的信息。同时,由于超声成像实时便捷的特性,使得超声成像特别适合与多种治疗方式结合在一起,开发超声成像实时监控治疗的复合试剂,即基于超声成像的诊断治疗一体化试剂。本文介绍了以超声成像为核心的多功能造影剂,包括靶向超声造影剂、多模态造影剂以及基于超声成像的诊断治疗一体化试剂,综述了近年来有关这一研究热点的报道,并提出了存在的问题以及今后可能的研究方向。     

基于透明质酸的刺激响应纳米给药系统的研究进展

透明质酸(Hyaluronic acid, HA)是一种天然多糖,具有良好的生物相容性和生物降解性,利用 HA 构建的纳米载体自身就具有肿瘤靶向功能,可以作为抗癌药物载体将药物传递到肿瘤细胞内从而实现精准到达病患处。近年来透明质酸在应用于肿瘤靶向给药系统中的关注越来越多,成为了靶向治疗肿瘤的一大研究热点。基于透明质酸的基本特性和肿瘤靶向的生理学基础,在不同的刺激响应下,透明质酸型纳米给药系统能将药物集中释放于肿瘤的微环境内,更好地杀死肿瘤细胞,同时避免其他正常的组织受到药物损害。本文主要综述了透明质酸型纳米药物输送系统在各种刺激响应下释放药物的最新研究进展。     

叶酸受体介导的肿瘤细胞靶向分子显像剂的研究进展

叶酸受体在肿瘤细胞中都有过度表达,通过其介导细胞内化能够将叶酸摄取入细胞浆内,因此利用叶酸受体与叶酸及其类似物偶联的分子显像剂特异性结合,可以达到肿瘤组织靶向分布和显像目的,在肿瘤诊断和治疗方面很有前景。本文根据近年来的文献资料,对叶酸受体介导的靶向分子显像剂的研究进展作了概述。     

Total Synthesis and Expressions in E. coli of Three Redesigned Genes for the Mature Small Subunit (rbcS) of Rubisco Fron Tobacco, Wheat and Rice

Three structural genes, which code for the mature small subunits (rbcS) of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase from tobacco, wheat and rice, respectively,have been redesignedwith the aid of a computer,totally synthesized by combining chemical method and enzymatic ligation,and expressed in E. coli with high yields.     

Bidirectional Regulation of mRNA Translation in Mammalian Cells by Using PUF Domains

The regulation of gene expression is crucial in diverse areas of biological science, engineering, and medicine. A genetically encoded system based on the RNA binding domain of the Pumilio and FBF (PUF) proteins was developed for the bidirectional regulation (i.e., either upregulation or downregulation) of the translation of a target mRNA. PUF domains serve as designable scaffolds for the recognition of specific RNA elements and the specificity can be easily altered to target any 8‐nucleotide RNA sequence. The expression of a reporter could be varied by over 17‐fold when using PUF‐based activators and repressors. The specificity of the method was established by using wild‐type and mutant PUF domains. Furthermore, this method could be used to activate the translation of target mRNA downstream of PUF binding sites in a light‐dependent manner. Such specific bidirectional control of mRNA translation could be particularly useful in the fields of synthetic biology, developmental biology, and metabolic engineering.     

Chemical synthesis of a structural gene coding for trichosanthin

A structural gene (750 bp), which codes for a type I ribosome inactivating protein, trichosanthin, has been designed according to the codon usage of highly expressed gene in E. coli and chemically synthesized. In the synthesized gene, twenty-seven unique restriction sites were evenly dispersed with an average distance between two adjacent sites less than 50 bp to facilitate a systematic investigation on structure-functional relationship of this protein by site-directed muta-genesis. To synthesize it, the whole gene was divided into three large fragments (EP, PN and NH) which were assembled from several chemical synthetic oligonucleotides by enzymatic method. The assembly of both the fragment EP from six oligonucleotides (A-F) and the fragment PN from four oligomers (G-J) was catalyzed by T4 DNA ligase in using the single stranded DNA method [Chen, H.-B. et al, Nucl. Acids Res., 18, 871(1990)]. And fragment NH was formed from three duplexes K, L and M by the classical double stranded DNA method. Finally,     

Noise-induced coherent switch

Taking the famous genetic toggle switch as an example,we numerically investigated the effect of noise on bistability.We found that extrinsic noise resulting from stochastic fluctuations in synthesis and degradation rates and from the environmental fluctuation in gene regulatory processes can induce coherent switch,and that there is an optimal noise intensity such that the noise not only can induce this switch,but also can amplify a weak input signal.In addition,we found that the intrinsic noise introduced through the Poisson τ-leap algorithm cannot induce such a switch.     

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.     

Phosphoester modified poly(ethylenimine) as efficient and low cytotoxic genevectors

Cyclic phosphoester monomer ethyl ethylene phosphate (EEP) modified poly(ethylenimine) (PEI),denoted as PEI-EEP,was developed for gene delivery.Three PEI-EEP polymers were synthesized and their structures were characterized by 1H and 31P NMR methods.All the PEI-EEP polymers could condense DNA efficiently at N/P ratios higher than 0.5/1.The physiochemical characteristics of PEI-EEP/DNA complexes were analyzed by particle size and zeta potential measurements.The particle sizes of complexes were around 160–250...     

TRANSFER OF FOREIGN GENES BY ELECTROPORATION AND THEIR EXPRESSION IN MAMMALIAN CELLS

Expression of foreign genes transferred into mammalian cells by electroporation has been studied. The pX1TK gene, pSV2Neo gene and pUCEJ oncogene have been introduced into MLTK-cells and NIH/3T3 cells, respectively. Stable transformation transient expression of TK gene by MLTK-cells as well as stable and malignant transformation of NIH/3T3 cells have been obtained. Transient expression frequency is about 80% and stable transformation frequency is about 10~(-4). Integration of foreign genes into the cellular genome was verified with molecular hybridization. Tumor development was observed after inoculation of transformed celts into nude mice.     

aprE基因表达的分子生物学和微量热法分析

利用分子生物学方法(SDS-PAGE和酶活检测法)未检测到所克隆的aprE基因在大肠杆菌中的表达产物(碱性蛋白酶), 而微量热法检测结果发现: 重组菌株的生长代谢产热曲线之间存在明显的差异. 根据这些差异, 分析了该基因的上、下游调控序列对该基因在大肠杆菌中表达的重要作用, 从而进一步对该基因进行了亚克隆, 得到了生物学方法可检测到的表达产物. 由此推测, 微量热技术有可能为检测外源基因表达及其调控, 以及为指导进一步基因工程操作提供一种新的快速灵敏的技术和方法.     

Syntheses of polyamidoamine dendrimers starting from a hexadimensional core and application in gene transfer

Gene therapy refers to the concept and practice of applying gene to treat diseases. It may be defined as a method for inserting a functioning gene into the cells of a patient to correct an inborn error of metabolism (i.e. genetic abnormality or birth defect) or to provide a new function in a cell. There are numerous diseases that may be treated by gene therapy including genetic defects, com-mon illnesses such as cancer, AIDS and chronic diseases such as diabetes[1]. A gene medicine sys-tem c…     

基于纳米材料的基因载体

基因疗法是治疗基因变异引起的先天性遗传疾病和后天获得性疾病以及癌症的新型有效方法。外源基因在细胞中安全、高效、稳定的表达是基因治疗成功的关键,这与基因治疗所使用的载体系统息息相关。基因载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类:病毒载体的转染效率较高,但副作用较大;非病毒载体作为一种新型的基因传递系统,可以弥补病毒载体的缺陷,尽管其转染效率稍逊于病毒载体,但在基因治疗领域具有不可替代的作用。随着纳米技术的出现和蓬勃发展,基于纳米材料的基因载体研究受到越来越多的关注。纳米基因载体具有如下潜在的优势:它制备相对简单,易于对其进行多功能的修饰;具有良好的生物相容性,一般不会引起强烈的机体免疫反应;粒径普遍很小,容易穿过人体的组织间隙而被细胞吸收,基因转运效率较高;可以较有效保护其所携带外源基因,利于基因更高效地表达。本文主要对基于金属、无机非金属、阳离子聚合物和脂质体纳米材料作为基因载体的研究进展进行综述和展望。