【参赛作品】仿病毒的三聚物:一种还原可控以逐层深入的基因传递新方法

近日,四川大学国家生物材料工程研究中心的顾忠伟课题组在国际学术期刊《Advanced Materials》上发表了一篇名为《Viral Mimicking Ternary Polyplexes: A Reduction-Controlled Hierarchical Unpacking Vector for Gene Delivery》(Adv.Mater. 2014. DOI:10.1002/adma. 201304592)的封底文章。该文章报道了一种受还原控制逐层深入以进行基因传递的仿病毒三聚物。

基因传递法用于基因治疗,主要有两种途径:病毒载体传递和非病毒载体传递。其中,病毒载体传递临床试验已取得突破性进展,然而,免疫副反应的出现以及基因的异常表达限制了其进一步应用。反观非病毒载体传递,以其具有无传染性、载体容量巨大和可大量生产等优点得到了广泛关注,美中不足的是其传递系统不同于体内病毒的不断变化,仅对某一特定的触发条件具有生物响应性。

基于上述不足,顾忠伟课题组提出了一种“特洛伊木马”策略:基于正常组织(PH = 7.4)、肿瘤细胞外环境(PH = 6.5)、内切溶酶体(PH = 5.5-5)的pH梯度,以及不同条件下肿瘤细胞内外环境还原电位的不同,设计出对多步氧化还原反应灵敏的三聚物结构,在不同梯度下分步实现细胞附着、细胞吞噬和基因组释放过程。此三聚物结构可以在一般的生理环境下保护纳米尺度的核苷酸核在细胞附着和细胞吞噬过程中不受第一层打开的影响,同时裸露出的纳米尺度核苷酸核可以有效地逃离细胞核进而打开第二层,释放基因组。

总之,大大受益于双打开过程,仿病毒三聚物在生物体内呈现出高效的基因传递。尽管仿病毒的三聚物在生体内的靶向性和毒副作用还需进一步探讨,然而,其不可忽视的优点很可能使其成为进一步全身给药和进行准确的基因传递治疗最具潜力的选择,同时梯度还原过程的优点也使我们逐渐实现更高效的基因传递。

该工作得到国家自然科学基金、国家基础研究计划、中德研究推广中心、高等教育博士点、四川大学优秀青年计划的经费支持。