用納米生物技術治療惡性腫瘤是國際腫瘤研究領域的一個重要方向。有關專家已經研究出一批粒徑小、分布均勻、形態規則的納米基因轉運體。
基本介紹
- 中文名：納米基因轉運體
- 外文名：Nano-gene transporters.
納米與腫瘤,納米研究過程,基因治療歷程,
納米與腫瘤
成功研製的這種納米基因轉運體將成為一種良好的基因治療載體，為人類最終攻克惡性腫瘤及其他遺傳性疾病奠定基礎[16]。常津等[17-8] 採用納米生物技術製備了一系列抗癌藥物的控釋載體,聚乳酸?O-甲基殼聚糖用超音波法製備成納米微球,並將其攜帶寡核苷酸轉染TJ905人腦膠質瘤細胞,通過一系列的方法對細胞的轉染情況進行體外檢測,以探討其作為非病毒基因載體的可能性。聚乳酸和O-甲基殼聚糖是兩種性質不同的高分子材料,將二者結合作為新的非病毒基因載體有如下優點:?①聚乳酸和O-甲基殼聚糖都是具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料,對人體無毒無害;②由於O-甲基殼聚糖帶正電荷,使其能通過靜電吸附作用攜帶帶負電荷的基因物質如寡核苷酸,從而通過空間位阻效應,防止體內DNA酶對寡核苷酸的降解;③O-甲基殼聚糖為水溶性高分子,可解決基因載體製備和轉染過程中的沉澱問題;④O-甲基殼聚糖為多糖類物質,可與某些腫瘤表面的多糖受體結合,增加該類基因載體的腫瘤靶向性;⑤聚乳酸帶負電荷, O-甲基殼聚糖帶正電荷,將二者製備成納米微球,可調節微球結構中正負電荷的比例,從而降低由過強正電荷產生的載體本身的細胞毒性;⑥聚乳酸和O-甲基殼聚糖都是可生物降解的高分子材料,可通過納米生物技術達到基因的控制釋放,從而使基因治療達到最佳效果。
納米研究過程
據最新的研究報導,殼聚糖/DNA納米粒子在無配體?受體相互作用下可穿過細胞膜。Chan V等[19] 過研究殼聚糖與二棕櫚醯?甘油-3-磷酸膽醯(DPPC)膜雙層的相互作用,發現DPPC中的疏水鏈分子間和分子內相互作用力因殼聚糖與膜的強烈作用而顯著降低,殼聚糖也降低了醯基鏈二維堆積的有序性,使DPPC膜的擾動性提高,增加了DPPC雙層的流動性。這一實驗結果揭示了殼聚糖跨膜的機理。
朱詩國等[20] 同時套用有機和無機材料進行複合納米顆粒基因傳遞載體的研究，用微乳液法合成了矽納米顆粒(silica nanoparticle,SiNP)，並通過正交分析闡明了該體系中各組分對矽納米顆粒徑及其分布的影響。然後用多聚賴氨酸（poly-L-lysine,PLL）進行修飾，使SiNP表面改性，發現製備的多賴氨酸?矽納米顆粒能有效結合DNA，並能保護DNA免遭DNaseI降解；進一步的細胞轉染研究表明，PLL-SINP具有較高的細胞轉染效率，是一種新型的非病毒納米DNA傳遞載體。
基因治療歷程
自20世紀70年代，“基因治療”這一概念被提出以來，基因治療首先被套用於單基因遺傳病的治療，繼之腫瘤的基因治療很快也成為研究的熱點，被認為是繼手術、放療、化療後第四類惡性腫瘤治療技術，並有可能從根本上解決惡性腫瘤的難治性問題，顯示了很好的前景和希望，但仍存在一些問題需要解決。基因載體就是其中較突出的問題。如何找到一個高效、靶向，在體內長循環的基因載體一直是各國科學家努力探索的重點和熱點。而納米顆粒具有表面效應、小尺寸效應等特性，同時具有很大的比表面積，易與其他原子相結合而穩定。由於納米顆粒的這些特點，將納米顆粒作為基因載體用於惡性腫瘤的基因治療正在全面開展。該項目研究重點在於建立納米顆粒基因轉移技術體系。結合納米材料學和分子生物技術，課題組用微乳液法和鹼沉澱法分別合成了矽納米顆粒和氧化鐵納米顆粒，並進行表面修飾，在國際上首次研製出多聚賴氨酸修飾的矽納米顆粒(PMS-NP)和多聚賴氨酸修飾的氧化鐵納米顆粒(IONP-PLL)。電子顯微鏡顯示這兩種顆粒的直徑均在100nto以下，且分散均勻。體外研究表明該體系具有結合和保護DNA和反義ODN的功能，轉染實驗獲得了相當高的轉染效率，且對細胞毒性極低，是一種良好的新型非病毒基因轉運體系。PMS-NP能高效轉移反義ODN進入培養細胞，並可明顯下調目的基因的表達。首次利用PMS-NP作為口服基因載體，證實其對胃腸組織基本沒有毒性，可攜帶外源基因進入體內，並在胃腸黏膜細胞和肌細胞分布，為進一步的口服基因載體研究打下堅實基礎。通過靜脈注射研究了IONP-PLL/DNA轉運體系的體內分布，證實了其攜帶外源基因在腦，脾，肺，腎等器官分布的特點；在國際上首次證實了氧化鐵納米轉運體系能穿過血腦屏障在腦膠質細胞中大量分布的特點；成功建立了小鼠腦膠質瘤動物模型，並重點研究了氧化鐵納米轉運體系用於腦膠質細胞瘤的治療研究，該研究成果被國際知名刊物JGeneMed雜誌編委評價為：“該納米顆粒透過血腦屏障令人鼓舞，尚無人突破”。同時IONP-PLL具有超順磁性，利用在腫瘤部位的外加磁場，可以引導氧化鐵納米顆粒/DNA的複合物在腫瘤部位分布，實現體內的定向移動，對於靶向基因治療具有重要意義。另外研製出生物螢光矽納米顆粒(FDs-NP)，研究表明它是一種新型的光穩定生物標誌物，在細胞生物學、超微化學與免疫檢測等領域將具有重要套用前景。該項目獲得了1項教育部科學技術研究重點項目、2項國家自然科學基金以及1項湖南省自然科學基金的資助。獲得1項國家發明專利及2項國家發明專利申請號。在國內外知名刊物發表研究論文10篇，被SCI收錄5篇，論文被國內外學者多次引用。參加2次國際性會議，並宣讀論文。該研究成果具有較強的原始創新性，在基因治療的關鍵-基因載體的研究上有了重大突破，達到國際先進水平。研製出的納米基因轉移技術體系安全性高，轉染效率較好，是極具潛力的基因載體，為基因治療的臨床常規化運用打下了良好的基礎，該研究成果一旦套用於基因治療，不僅具有重大的社會效應，而且具有良好的經濟效壓。
