IABS2013@MVC:基因治疗抗肿瘤研究新进展

中国科学院长春应用化学研究所陈学思研究员领导的科研团队在利用高分子基因载体进行抗肿瘤治疗研究方面取得新进展。研究工作相继发表在近期出版的Advanced Healthcare Materials Journal Controlled Release 和Macromolecular Bioscience

基于纳米金的具备荧光性能的基因载体

金纳米粒子由于理想的光性能和生物学相容性成为多个领域的研究热点。金纳米粒子也被用来构建非病毒基因载体。研究人员在制备金纳米颗粒的时候采用分子内巯基密度更大的硫辛酸,并采用混合溶剂法,可以将金纳米粒子劈裂为更小的金纳米簇,通知将超支化聚乙烯亚胺(PEI)与纳米金连接在一起得到Au-PEI键合物。当金颗粒尺寸逐渐减小到和电子的费米波长相当时(通常<1.5nm),由于量子尺寸效应,会呈现出和半导体类似的特征,可以受激发射出荧光。制备的Au-PEI还可以介导基因物质对HeLa细胞实现较高的转染效率,而且在没有标记的情况下,在激光共聚焦测试中可以看到Au-PEI发出红色的荧光。将Au-PEI溶液注射到小鼠体内,在活体成像仪下可以清晰看到材料发出的荧光。相对于传统的荧光标记而言,Au-PEI具有许多优势。荧光染料分子容易产生光淬灭,Au-PEI的荧光性能较为稳定而且制备条件温和,有望成为一种适合体内应用的同时具备诊断和治疗功能的非病毒基因载体。该项工作制备了同时具备较高转染效率和较强荧光性能的基于金纳米粒子的高分子基因载体,拓展了非病毒基因载体的性能和应用领域

高分子基因载体介导siRNA抗肿瘤效果

高分子基因载体开发过程中经常遇到的问题是细胞水平上转染效率很高但是体内转染效率很差,长春应化所的研究人员建立了相应的肿瘤动物模型来验证基因载体的抗肿瘤治疗效果。研究人员将可生物降解的聚赖氨酸链段引入PEI上,得到的PEI-PLL载体可介导Rescaspase-3质粒激活Caspase-3切割多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶(PARP1),诱导肿瘤细胞凋亡,实现了较好的抑瘤效果。通过对血清中各种酶表达水平的检测,证明了该载体材料具有良好的生物相容性和生物安全性,是一种适合体内应用的安全的基因载体体系。另外,由于肿瘤的生长依赖于血管的新生,抑制肿瘤血管生成已经成为肿瘤治疗的一种策略。血管内皮生长因子(VEGF)可特异性促进内皮细胞增殖、参与血管生成、增加血管通透性等,在肿瘤发生及发展过程中发挥重要作用。研究人员建立了恒定表达荧光素酶的结肠癌小鼠皮下移植瘤模型,利用前期制备的两亲性基因载体PEI-PBLG介导siRNA沉默结肠癌细胞中VEGF的表达,可以有效抑制结肠癌细胞的增殖,其抑瘤效果比不用基因载体时有显著提高。利用活体成像观察到最佳情况下,肿瘤可以完全消失

以上工作从细胞及组织的基因和蛋白水平上验证了基因载体介导治疗基因引起的肿瘤抑制机理。更重要的是全面评价了纳米基因载体的生物相容性,为高分子基因载体的体内应用提供了安全依据。