基于生物小分子构建多羟基阳离子基因载体
基因治疗作为一种新型的医学手段可以用于治疗遗传性疾病，心血管疾病以及癌症等严重疾病，其主要是通过导入治疗性的基因取代突变基因或补充缺失基因，或者通过抑制相关病变蛋白的表达来实现根源上的治疗。基因治疗中最为重要的是要寻找到高效安全的基因载体。相比于安全性不高，具有免疫原性的病毒类载体，越来越多的非病毒类载体开始逐渐被人们引入治疗体系的构建。近年来我们组报道了一系列关于乙醇胺(EA)功能化的甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)衍生物(PGEA)拥有较好的基因转染效率。同时其结构中大量的羟基可以保证载体具有较好的血液循环性和较低的毒性。然而这类载体的功能比较单一，转染效率仍然没有达到预期的目标，需要进一步功能化修饰。 脂质是一类优异的生物小分子，也是细胞膜的重要组成部分。由于这类生物小分子具有优良的生物特性，其被广泛的应用于各种生物应用中。通过将膜脂质引入基因载体体系可以有效的增加载体的生物相容性，细胞吞噬效率和转染效率。在第二章中，我们通过原子转移自由基活性聚合（ATRP）方法构建了一系列膜脂质胆固醇基和磷脂酰肌醇基的PGEA，分别为CHO-PGEA和PI-PGEA。这两种载体相比于国际金标PEI(25kDa)和单纯的PGEA而言这两者都具有更好的转染效率。此外，在体内外两个载体与抑瘤基因p53形成的络合物都有良好的抗肿瘤效果，相比较于对照组肿瘤的质量可以平均降至0.15g以下。 基于在肿瘤治疗中的良好的性能，我们又探究了CHO-PGEA在心血管疾病中的应用。CRISPR/Cas9系统作为一类高效的工具可以通过基因编译对基因突变的疾病进行治疗。但是由于血管内皮结构完整这一生理障碍，目前递送CRISPR/Cas9系统治疗血管遗传病仍然是一个挑战，尤其是在胸主动脉上。在第三章中，我们提出可以利用CHO-PGEA携带pCas9-sgFbn1在体外编译Fbn1基因的10号外显子。更为重要的是，在血管紧张素(AngⅡ)的辅助下，CHO-PGEA/pCas9-sgFbn1纳米系统可以有效的在体内实现血管基因的编译，编辑后的血管扩张约0.01mm，与预期结果一致。在这章中，我们同时证明了CHO-PGEA可以被当作心脏肥厚基因治疗的有效载体，以防止其过度发展导致心脏衰竭和猝死。在体内治疗中，CHO-PGEA载体可以有效的递送miR-182-in进入心肌细胞，拮抗心脏中过量的miR-182从而上调FOXO3因子。相比于未经治疗组心脏体重比扩大到正常组1.5倍的情况，该治疗可以有效的改善心脏肥厚的状况。CHO-PGEA在这类疾病中有两大优点，首先是由于心肌细胞中有大量的胆固醇的存在，这种载体可以更有效的进行转染。其次，大量的羟基可以使耐受力较差的心肌细胞能在低毒性下被有效的转染。 主动脉夹层(TAD)是一种危及生命的急性血管疾病，需要早期诊断和有效的治疗。但是由于病变血管结构的复杂性和狭小性，目前还没有较好的药物治疗体系。在第四章，我们构建了一种多功能的核酸递送系统（TP-Gd/miRNA-ColⅣ）。这个系统中以钆螯合的生物小分子单宁酸作为基体，包括低毒性的阳离子聚合物PGEA以及Ⅳ型胶原的靶向多肽ColⅣ，通过组装的方式形成的纳米复合物可以对TAD进行靶向治疗，早期诊断和病情监控。TP-Gd/miR-145-ColⅣ可以有效的携带miR-145对TAD进行治疗，在治疗后下TAD模型小鼠的胸主动脉夹层发生率可以有效的降低到不足20％。除此之外，实验数据证明TP-Gd/miRNA-ColⅣ拥有很好的核磁造影能力并且能够无伤的监控核酸系统对TAD的治疗效果。 综上所述，我们使用不同的生物小分子修饰PGEA阳离子基因载体，构建出一系列效率更高，功能更丰富的基因载体，可以有效的针对不同的严重疾病。这些工作为将来的基因治疗策略的设计提供了借鉴意义.
基因载体;甲基丙烯酸缩水甘油酯衍生物;生物小分子;转染效率
北京化工大学
博士
材料科学与工程
徐福建
2019
中文
Q782
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）