大環多胺有機小分子作為非病毒基因載體的研究

《大環多胺有機小分子作為非病毒基因載體的研究》是依託四川大學，由余孝其擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大環多胺有機小分子作為非病毒基因載體的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：余孝其
• 依託單位：四川大學

項目摘要

基因治療技術的發展為人類提供了更為有效的治療疾病的手段，在基因治療的過程中，基因載體能否安全有效地運載基因到指定地點，並釋放完整的基因以使其得到高效表達是基因治療能否在臨床上套用的關鍵所在。前期工作中我們發現咪唑嗡鹽的Cyclen衍生物對DNA具有較強的包裹能力，它在無任何外在中性輔助脂質體的條件下能進行基因轉染。本項目擬對大環多胺衍生的有機小分子作為基因載體進行系統而深入地研究。合成以大環多胺為基本結構單元，含有咪唑鎓鹽和不含咪唑嗡鹽的一系列小分子化合物，研究其在生理條件下與質粒DNA的作用，以及作為非病毒基因載體在轉染過程中的細胞毒性、轉染效率、轉運機制及其它們的結構活性關係，重點研究咪唑嗡鹽的引入對DNA包裹保護能力和轉染效率的影響，為設計安全高效低毒的非病毒基因載體提供理論與實踐基礎。

結題摘要

以基金申請書中所述研究內容為依據，設計合成了數個系列的基於大環多胺親水頭部的兩親性小分子，首次將這類化合物作為非病毒載體套用到基因轉染，並對其構效關係進行了較為系統的研究。疏水基團分別選用了脂肪長鏈、甾族結構，連線基團則分別採用了含咪唑鎓鹽、氨基甲酸酯、季銨鹽、以及類似PNA的結構。這類含cyclen的兩親性小分子與中性脂質DOPE可形成較穩定的陽離子脂質體，這些脂質體可高效包裹壓縮質粒DNA為合適大小和表面電位的納米粒子，以便於細胞內吞。部分載體分子顯示出了高於商品化轉染試劑Lipofectamine 2000的轉染效率及很低的細胞毒性。研究發現連線基團的微小變化如酯鍵方向的不同亦會導致轉染結果很大的差異；含咪唑鎓鹽連線基團的脂質轉染效果較其他脂質好；而對於甾體類疏水基團，皂素比膽固醇更具有優勢。此外還合成了一些“雙尾”及“雙頭部”的含cyclen脂質，研究了它們與DNA的相互作用。這些均為之後合成更高效低毒的陽離子脂質提供了設計思路和經驗。除了cyclen，我們也將一些具有特殊酸鹼性質的大環多胺如1,4,7-三氮雜環壬烷（TACN）引入陽離子脂質分子的設計合成中，其良好的內涵體pH緩衝能力（“質子海綿效應”），有助於複合物從內涵體中釋放，進而提高轉染效率。另外，我們還對基於大環多胺的一些陽離子聚合物類型進行了研究，獲得了一些正面的結果。除上述基因載體的研究外，在本基金的自助下，我們還對人工金屬核酸酶與DNA相互作用、綠色有機合成方法學也進行了一定程度的研究。在本項目的資助下，共發表21篇SCI論文，培養碩、博士研究生近10名，達到了基金申請書預期之目標。本項目相關研究所獲得的一些新的生長點為之後的進一步深入研究打下了堅實的基礎。