论文部分内容阅读
基因治疗是一种新兴的治疗癌症的手段,具有良好的应用前景。近年来,该领域在临床上取得了很大进展,然而目前基因治疗仍面临着很多挑战,其中最大的挑战就是开发安全高效的基因载体。聚合物基因载体因免疫原性低、结构可控、种类繁多以及成本较低等优点受到了人们的广泛关注。常见的聚合物基因载体主要包括聚乙烯亚胺(PEI)、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)、聚赖氨酸(PLL)、聚酰胺-胺(PAMAM)等。然而在基因递送过程在,这些聚合物载体普遍存在细胞毒性大、转染效率低、不耐血清或无靶向性等弊端,使得开发新的安全高效且具有靶向性的聚合物载体成为了一个研究难题。本论文为了解决上述这些问题,利用天然糖类具有良好的生物相容性、生物可降解和靶向活性等优势,以多糖为骨架设计并合成了一系列含糖聚合物基因载体。首先通过在传统的聚合物中引入天然多糖,显著降低了细胞毒性。为了进一步改善传统聚合物载体的不耐血清以及无靶向性的问题,设计了含半乳糖聚合物/PEI基因载体,以发挥两种聚合物载体的协同作用。与此同时,制备了一种低毒、高效的两亲性聚合物基因载体,且该载体能够包裹和释放抗癌药物,是一种新型的多功能聚合物胶束。具体内容如下:1)为了设计低毒且高效的聚合物基因载体,在传统阳离子聚合物PDMAEMA中引入了无毒、可降解的多糖Dextran和含糖单体GAMA,通过ATRP方法合成了一系列梳形含糖聚合物Dextran-g-P(DMAEMA-b-GAMA)和Dextran-g-P(DMAEMA-r-GAMA)。该含糖聚合物在pH 5-7之间具有较强的质子缓冲能力,能够有效络合DNA并形成表面带正电的纳米级粒子(<200 nm)。细胞实验结果表明,糖的引入显著提高了聚合物的生物相容性,所制备的梳形聚合物细胞毒性均低于PEI,其中,Dextran-g-P(DMAEMA28-r-GAMA10)表现出比Dextran-g-P(DMAEMA27-b-GAMA9)更低的毒性,且 Dex-g-P(DMAEMA27-b-GAMA9)的转染效率能够与PEI相媲美,有望成为高效、安全的新型基因载体。2)阳离子聚合物/DNA复合物进入内环境后,容易与血清中带负电的蛋白非特异性结合,使其难以进入靶细胞。为了解决传统聚合物基因载体不耐血清、低转染效率以及无靶向性的问题,在载体中引入了具有靶向肝癌细胞功能的半乳糖以及高转染效率的PEI。通过ATRP方法合成了含半乳糖聚合物Dextran-g-P(DMAEMA-r-LAMA)(DDrLs),并将 PEI 与 DDrLs 共混作为新型基因载体。DDrLs/PEI可以有效络合DNA并形成纳米级粒子(100～200 nm),且DDrLs/PEI/DNA复合物在血清环境中可以保持稳定。细胞结果证实,DDrLs和PEI具有协同作用,相比于PEI/DNA复合物和DDrLs/DNA复合物,DDrLs/PEI/DNA复合物在特定质量比下表现出较低的细胞毒性和高效的转染效率,并具有肝癌细胞靶向性和优异的耐血清能力,在30%血清环境中仍可以保持高效的转染效率。该聚合物基因载体在靶向肝癌细胞的基因治疗方面具有较好的应用前景。3)为了进一步提高含糖聚合物的转染效率,在聚合物中引入了 Curdlan,通过ATRP制备了两亲性聚合物Curdlan-g-PDMAEMA。该聚合物不仅可以递送基因,还能够包裹和释放抗癌药物。实验结果显示,Curdlan-g-PDMAEMA在水中可以形成粒径为80～110 nm的胶束,且具有比PEI更低的细胞毒性和更高的转染效率。此外,Curdlan-g-PDMAEMAs能够成功的包裹姜黄素,并实现药物的长时间释放。Curdlan-g-PDMAEMA40可以增加姜黄素的水溶性,相较于纯姜黄素,表现出对癌细胞更高的毒性。该递送体系为基因治疗和化学治疗联合使用提供了新思路。本论文通过在传统的聚合物载体中引入无毒、生物可降解的多糖,制备得到一系列含糖聚合物,该基因载体显著提高了细胞存活率和基因转染效率。此策略为含糖聚合物基因载体的基因治疗应用提供了前瞻性的新思路。