2022年非病毒基因载体 .pdf
《2022年非病毒基因载体 .pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年非病毒基因载体 .pdf(8页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、概述定义非病毒载体是利用非病毒的载体材料的物化性质来介导基因的转移。特点非病毒载体具备无传染性,没有载体容量限制,材料来源广泛,化学结构可控制,且易于大量制备, 在表达质粒、 反义寡核苷酸或反义表达质粒真核细胞的靶向转移中,有着病毒载体不可替代的作用。与病毒载体相比较,具有毒性低、 免疫反应低, 而且所携带的基因不整合至宿主细胞基因组等优点。然而, 非病毒载体的转导效率低,目的基因只能实现瞬间表达,其运送系统的颗粒较大,容易引发免疫反应和被机体所清除。2 常用材料脂质体或脂类复合物脂质体包括阳性、 中性和阴性脂质体,其中阳性脂质体研究的最为广泛。自从 1987 年以来 , 众多学者相继合成出许
2、多阳离子脂质体。所有的阳离子脂质体的一端皆拥有12 条由 12 18个碳原子组成的疏水链, 使其在水性介质中形成双层结构, 并包裹DNA; 另一端为亲水性的N+, 通过静电力与DNA 结合以形成脂质复合物。脂质体或脂质复合物经静脉注射后,很快被血浆清除并在肺组织中积蓄, 蛋白质主要在肺内皮细胞中表达, 通常表达时间较短,一般在给药后4 24h 即达峰 , 1 周后消失。 因此 ,阳离子脂质载体在治疗一些肺部疾病如肺代谢性疾病、门脉高压和急性呼吸窘迫综合征等有较好前景。脂质体或脂质复合物也可直接应用于病变部位以避免静脉给药选择性差的缺点。目前虽然在阳离子脂质体构效关系研究的基础上,合成了一些新的
3、脂质载体, 但离理想的脂质载体还相距较远,其主要困难在于体内外转染条件的差别, 而且转染效果还取决于给药途径。因此 , 只有根据实际的临床应用来个性化设计才能获得较为理想的载体, 这无疑给载体的开发带来困难。脂质体或脂质复合物并没有长期安全性报道。阳离子多聚物1、多聚赖氨酸:聚L- 赖氨酸和去唾液酸糖蛋白连接的聚合物用于细胞的基因靶向转移, 其基因转染效果较阳离子脂质体差。有研究表明, 在有或无靶向配体的情况下,多聚赖氨酸与DNA 的聚合物的细胞摄取率和基因转染率都依赖于聚合复合物正电性的存在。2、聚乙烯亚胺( polyethylenimine, PEI) :PEI 阳离子聚合物表面的正电荷与
4、DNA 上带负电荷的磷酸基团产生静电作用形成复合物。这种复合物的超分子结构可以描述为一种核-壳结构, 疏水核是部分中和的DNA, 外壳则是亲水的阳离子聚合物链段。这种核 -壳结构 ,增加了体系在血液循环中的稳定性, 保护 DNA 在传递过程中不受DNA 酶或巨噬细胞的降解。PEI 阳离子聚合物由于其自身具有缓冲容量, 在不需要加入吞噬细胞或溶酶体溶解剂的情况下就显示出较好的基因转染效果。3、树突状聚合物:树突状聚合物系一定Mr 范围的聚酰胺和含磷树状聚合物的末端氨基通过静电力与DNA 结合形成的一种阳离子多聚物非病毒基因载体,聚酰胺树状聚合物的酰胺键在水或乙醇中的水解,可 使基因转染率增加50
5、 倍, 其原因可能是水解增加了聚合物的柔韧性。故一些可水解的聚酰胺树状聚合物对体内颈动脉的基因转染比支链PEI 更有效。壳聚糖载体聚合物壳聚糖作为一种天然阳离子聚合物,通过与 DNA 以静电方式作用使壳聚糖-DNA 体系不被降解, 完全进入细胞。作为基因载体, 壳聚糖具有细胞毒性低、生物相容性好、基因免疫性低和转染效率较高等特点。壳聚糖 -DNA 复合物按制备方法主要分壳聚糖及其衍生物的DNA 复合物、壳聚糖-DNA纳名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页
6、 - - - - - - - - - 米微球和壳聚糖自聚体-DNA 。有研究表明,壳聚糖的Mr 、DNA 复合物的N/P 值、 DNA复合物颗粒大小和对壳聚糖的改性及其改性程度是影响这类DNA复合物对细胞的转染效率和是否对特定细胞具有靶向性的主要因素。壳聚糖载体对质粒DNA 有效的凝聚作用和保护 DNA 不被核酸酶降解是其它高分子载体无法比拟的。无机纳米粒子载体应 用于基因转运的无机纳米粒子主要包括硅、铁氧化物、碳纳米管、磷酸钙、金属纳米粒子、量子点等。无机纳米粒子主要通过穿过细胞膜将药物或生物分子转运到生物体中而起到治疗疾病的作用, 其发挥转染功能的大致过程有:首先,将 DNA 和 RNA
7、等基因治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面,通过内吞入胞等方式被转运至细胞内并且被释放。其次,将 DNA 导入细胞核并发挥功能。但目前没法确定DNA 进入细胞核的确切途径,学者们主要倾向于两种主要理论: 一种是纳米粒子在内涵体或细胞质中被溶解, 然后释放 DNA 转运进核 ; 另一种是携带DNA 的纳米粒子直接到达细胞核表面,然后 DNA 转运进核。3 非病毒载体介导基因治疗需克服的屏障非病毒载体克服的基因转染效率很低。这主要是非病毒载体介导基因治疗需要克服3 道屏障:细胞膜、内涵体-溶酶体系统、核膜。要提高非病毒载体基因转染效率,就必须要使载体能有效的跨越细胞膜即增强细胞对复合物的摄取
8、; 其次要保护基因不受内涵体溶酶体系统酸性环境的破坏降解,并能使内涵体溶酶体有效的释放基因; 最后,基因要进入细胞核表达目的蛋白就必须要能有效的跨越核膜。提高细胞对载体-基因复合物的摄取为提高摄取率,就要提高复合物的细胞靶向性,增强与细胞膜的作用。1、连接靶向配体在非病毒载体骨架上接上配体,与相应的细胞表面受体特异性结合,加强复合物的细胞靶向,增加细胞对复合物的摄取,从而增加基因的表达。转铁蛋白是一种内源性的糖蛋白,多数肿瘤细胞过表达转铁蛋白受体,在载体上接入转铁蛋白可提高纳米复合物的癌细胞靶向性,增加细胞对复合物的摄取率从而增强基因的表达。2、载体材料的结构修饰载体材料是携带基因达到靶细胞的
9、运输工具,其结构影响复合物达到靶细胞的效率通过载体材料的修饰可以改善其溶解性,屏蔽其过多的表面电荷,降低细胞毒性另外载体材料结构修饰可以更好的包裹基因,保护基因不被破坏,提高细胞靶向性,增强与细胞膜的作用。聚乙二醇 (polyethyleneglycol ,PEG ) 是亲水性很强的聚合物,常用来修饰纳米粒载体以改善其水溶性或者屏蔽其表面电荷,但PEG 修饰后的纳米粒细胞摄取率很低,这很大程度上限制了 PEG 在纳米载体上的运用。为了克服低转染效率问题运用低聚PEG 修饰载体,这样可以减小空间位阻有利于细胞的摄取。3、赋予纳米粒“ 隐形 ” 的特性基因转染效率要高,首先要求纳米粒能有效的集中于
10、靶细胞,增强靶细胞的摄取但一般的纳米粒粒径较大,进入体循环后很容易被体内的单核细胞吞噬系统(MPS) 所吞噬,并在网状内皮系统(RES) 中聚集,这使得达到靶细胞的纳米粒的量极少,导致体内转染时效率极低。目前发展的隐形纳米粒具有粒径小,水溶性高的特点,能有效的避免MPS 的吞噬,减少体循环中的降解。而这种隐形作用,主要取决于纳米粒的粒径大小和水溶性纳米粒半径控制在100nm 以下, 并采用亲水材料修饰形成亲水层,可以避免或者减少体内单核细胞吞噬系统的吞噬,使其在体循环中存在时间更长,能有效地转运到靶器官或组织。促进载体基因复合物从内涵体溶酶体释放内涵体溶酶体系统的酸性环境往往导致基因的破坏,其
11、中的核酸酶则会导致基因的降解这都名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - 使基因转染效率大大下降。因此,保护基因在内涵体溶酶体系统的完整性和促使基因从该系统中的释放是提高非病毒载体基因转染效率的行之有效的方法。1、加入溶酶体酶倾向剂增加载体基因复合物在内涵体吞噬泡中释放的一种可行措施是在转染时加入溶酶体酶倾向剂,如氯喹。研究显示氯喹能增加基因转染效率可能包括3 种机制:缓冲吞噬泡中的;替代复合物中的载体;改变释放后核酸的生
12、物物理学特性。2、三元复合物载体材料为了提高基因转染的效率可以在原有的纳米载体基因复合物的基础上再接入另一种质子缓冲材料,形成三元复合物,缓冲溶酶体中的酸性环境,提高基因转染效率。由于接入材料的理化性质,在保护基因不受降解同时使基因易于从内涵体溶酶体中释放到细胞质中从而提高转染效率。提高目的基因的跨膜转运基因治疗的第三道屏障是核膜,目的基因能否有效地进入细胞核直接关系到基因的转染效率。非病毒载体介导的基因转染效率不高,主要是外源基因难以有效的导入到细胞核,导致基因在细胞质中被核酸酶降解。核蛋白定位信号( NLS)是一种富含精氨酸、赖氨酸等碱性氨基酸的短肽,能有效的介导蛋白或者核酸的跨核膜转运。
13、目前常用的NLS 有鱼精蛋白,低相对分子质量的鱼精蛋白,SV40 大 T 蛋白 非病毒载体通过NLS 修饰后,不仅可以协助基因的跨核膜转运,同时可以提高细胞摄取率以上部分来自于百度百科非病毒基因治疗载体的研究进展人类 基因组 草图的绘制完成及深入研究将为基因治疗打下坚实的基础,基因治疗已成为世界上最活跃的研究领域,基因治疗药物将对医药工业产生深远的影响。自从1990 年Anderson 等首次成功地进行基因治疗的临床研究以来,迄今已完成了500 多例基因治疗临床研究, 但其结果尚不尽人意,其最大困难在于开发无毒、高效的基因治疗载体 。虽然 80%的研究仍采用转染率较高的病毒载体 ,但尚存在的非
14、导向性、有限的携带能力、生产和包装以及安全性的困扰等问题,如2000 年美国宾州大学以重组病毒为载体的基因治疗药物在临床研究中造成一个18 岁受试者死亡的悲剧以及腺病毒有选择性的促肾上腺皮质作用的报道,因此,近年来非病毒基因治疗载体倍受关注,也正是当前药剂学研究的前沿课题。为此,本文就其研究进展作一概述。1 裸 DNA将目的基因连接在表达的质粒或噬菌体中直接注射而不依赖其它物质的介导,是最简单名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 8 页 - - - - - -
15、- - - 的非病毒载体系统。已知皮肤细胞、某些肿瘤细胞及免疫细胞对裸DNA 较为敏感。肌内注射后可直接诱导相应的免疫反应,也可检测到DNA 的明显表达。电穿孔(electroporation )技术和微粒子轰击法(microparticle bombardment, 此法也称作基因枪)的出现,大大提高了裸 DNA 的转染效率, 而且使 DNA 可直接到达细胞核,避免了各种酶对DNA 的降解。 目前使用的 DNA 疫苗,就是用编码病毒抗原的质粒直接肌内注射,可获得有效的抗病毒免疫。虽然将裸 DNA 直接用于病变组织是可行的基因转移策略,但是,对于解剖学上不能进入的部位如器官里的实体瘤,显然给予
16、裸DNA 是无效的。最近,Yoshiakit 等还使用高频、低强度的超声波转染荧光素酶质粒DNA 到培养的人血管平滑肌细胞和内皮细胞。结果显示,在这两种细胞中的荧光素酶活性显著增加。同样用超声法把抗原癌基因(P53)质粒 DNA 转染到兔颈动脉以治疗血管损伤后再狭窄,结果表明P53蛋白显著增加, 且没有明显的不良反应,如炎症反应。2 脂质体或脂质复合物自从 1987 年 Felgner 等率先用脂质体作为基因转移载体以来,相继合成了许多阳离子脂质。所有这些阳离子脂质的一端皆拥有12 条由 1218 个碳原子组成的疏水链,使其在水性介质中形成双层结构,并包裹DNA ;另一端为亲水性的N头部,通过
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022年非病毒基因载体 2022 病毒 基因 载体
限制150内