开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
基因治疗(gene therapy)是指将外源性正常基因或有治疗作用的基因通过载体或其它途径导入靶组织或靶细胞进行适当表达以治疗疾病[1],也包括转基因等方面的技术应用。
要成功地实施基因治疗,必须具备三个关键因素:针对性的治疗基因,基因递送系统,基因表达调节系统。基因治疗的最关键在于基因递送系统[2-3]。目前,广泛使用的基因递送系统可分为病毒与非病毒基因递送系统。病毒基因递送系统的转染率高,但是存在潜在的野生型感染、致癌性、免疫原性等副作用,且受到病毒自身体积的限制,装载目的基因的容量常有一定的限制。尤其是最近发生的基因治疗致患者死亡事件,使人们对病毒基因递送系统的选择更加慎重。相对于病毒基因递送系统,非病毒基因递送系统是未来的发展方向,一般非病毒载体目前还达不到病毒载体那样极高的转染效率,但非病毒载体弥补了病毒载体的缺陷,具有安全性高、低免疫原性、制备简单和通过靶向修饰可转运质粒DNA到靶细胞等优点,使基因治疗应用于临床成为可能。非病毒基因递送系统在体内发挥作用之前须经历多重障碍,其中如何将目的基因有效的输送到效应细胞是十分关键的一步。作为非病毒载体,纳米材料为新型基因载体提供了新的研发途径。早在 20世纪 70年代已有制备白蛋白纳米粒的相关报道, 最初仅将其作为诊断剂, 经过近40年的发展,白蛋白纳米粒已成为一种相对成熟的药物传递系统 , 常被作为药物及反义寡核苷酸的载体,具有生物相容性良好、毒性及刺激性低、无抗原性等多种优点,基于纳米颗粒的基因运载技术是以纳米粒子为载体,将DNA、RNA等主要通过静电作用包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面,通过EPR效应,纳米颗粒聚集在肿瘤细胞周围,然后通过胞吞作用进入肿瘤细胞,在溶酶体作用下,纳米粒子被降解而释放治疗基因,从而实现靶向性基因治疗。而目前非病毒载体大多是基于阳离子聚合物,这种阳离子聚合物在用于体内时仍然存在毒性和溶血等问题,而且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,以上这些都限制了其在临床上的进一步应用。因此更有必要探寻生物相容性好,毒性低的基因载体。由于组成 N P 的各种物质对最终制剂的毒性有很大影响 ,因此制备纳米粒时应考虑所用单体、聚合物及赋形剂的生物相容性 、毒性等问题 ,优先使用毒性低、内源性或可被生物降解成具有良好生理相容性的材料, 如白蛋白 、 聚乳酸、明胶等, 其中首选白蛋白 。血清白蛋白是血浆中最丰富的蛋白,具有无免疫原性、无毒、生物可降解性、优先被癌组织摄取等性质,是一种优良的新型抗癌药载体[4-5]。2005年美国FDA批准白蛋白结合紫杉醇纳米粒注射混悬液上市后,白蛋白作为一种新型药物载体日益引起人们的关注。目前研究主要集中在白蛋白药物偶联,白蛋白药物物理包理物及白蛋白修饰载体。
本项目集中研究将白蛋白进行化学修饰后作为药物载体,实现靶向的目的。化学修饰是研究蛋白质的结构与功能关系的一种重要手段,也是定向改造蛋白质性质的一种有力工具。迄今为止,已有一百多种蛋白质被修饰后在临床应用中显示出优良性质,如:物理和热稳定性增强,对酶降解敏感程度的降低,溶解度的增大,在体内循环半衰期、清除时间的增长,免疫原性降低及毒性减少等。经过化学修饰及修饰的蛋白质不仅较高的维持蛋白质的生物活性,而且能够有效的克服蛋白质免疫原性和毒性方面的缺点,同时赋予蛋白质一些新的优良性能。目前应用最普遍的标准方法是用水溶性的碳化二亚胺类特定修饰蛋白质分子的羧基基团,产物一般是脂类或者酰胺类,她在比较温和的条件下就可以进行。本项目将使用组胺、胍丁胺等内源性多胺小分子,对白蛋白上游离羧基进行修饰,得到阳离子化白蛋白[6-7]。该载体材料均是内源性物质,因此是优良的基因载体。该载体材料与基因(pDNA或siRNA)通过静电作用结合后可自组装形成纳米粒。从粒径、电位、基因结合能力以及缓冲能力等方面对纳米粒进行表征[8-10],然后通过细胞毒性、细胞转染实验(或基因沉默)探讨以白蛋白为载体作为基因输送。
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