胡 星（復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院2008級(jí)本科生，上海201203）

基因治療在癌癥、艾滋病等嚴(yán)重危害人類生命健康的疾病的治療中有良好的開發(fā)前景?；蛑委煹某Ｒ姺椒ㄊ菍⑼庠凑；?qū)肷锛?xì)胞，以糾正或補(bǔ)償因基因缺陷和異常引起的疾病，比一般的藥物治療有更加徹底的療效。將外源基因藥物導(dǎo)入生物細(xì)胞必須依賴于載體的協(xié)助，因此高效的基因載體成為目前基因治療研究的熱點(diǎn)?；蜉d體通常可以分為兩類：病毒載體和非病毒載體，病毒載體給藥效率高，但是存在的安全隱患限制了其臨床應(yīng)用［1］。近幾年，有關(guān)非病毒基因遞送載體的研究取得了多方面的進(jìn)展，本文對(duì)此做一綜述。

1 靶向遞送基因載體

在遞送系統(tǒng)表面連接對(duì)特定器官或細(xì)胞有特殊親和力的靶向配體，可以增強(qiáng)遞送系統(tǒng)中基因向病灶部位輸送的靶向性，提高轉(zhuǎn)染率。Huang等［2］設(shè)計(jì)了一種新型的腦靶向的非病毒基因遞送載體系統(tǒng)。聚酰胺－胺型樹枝狀聚合物（polyamidoamine dendrimer，PAMAM）是一種樹枝狀的大分子，可以作為載體的基本骨架，并連接聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG），以增強(qiáng)載藥系統(tǒng)在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。Angiopep－2是含有19個(gè)氨基酸殘基的小分子多肽，它具有靶向到在腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞（brain capillary endothelial cells，BCECs）和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表面表達(dá)的低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1（lipoprotein receptor－related protein－1，LRP1）的能力，因此Angiopep－2可以連接到PEG上作為載藥系統(tǒng)的靶向配體，合成PAMAM－PEG－Angiopep基因載體，最后結(jié)合DNA，生成PAMAM－PEGAngiopep／DNA納米粒。這種具有靶向功能的納米粒在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)中，顯示出經(jīng)過內(nèi)涵體／溶酶體途徑進(jìn)入細(xì)胞核的機(jī)制。在體內(nèi)生物分布實(shí)驗(yàn)中，PAMAM－PEG－Angiopep／DNA在腦內(nèi)，特別是腫瘤部位的蓄積比PAMAM－PEG／DNA和PAMAM／DNA納米粒要多，表明PAMAM－PEG－Angiopep有作為腦靶向非病毒基因載體的良好潛力。

2 多功能基因載體

最近，Namgung等［3］利用多功能的二氧化硅納米管（silica nanotube，SNT）研發(fā)出一種既可以裝載基因，又可以攜載核磁共振造影劑的新型基因載體（見圖1）。如圖1所示，SNT是一種內(nèi)部中空的納米結(jié)構(gòu)，其外部可以連接陽(yáng)性的、低分子量的分支聚氮丙啶（branched polyethylenimine，BPEI），生成BPEI－SNT。BPEI－SNT可以攜帶質(zhì)粒脫氧核糖核酸（pDNA）進(jìn)入生物細(xì)胞，而SNT的內(nèi)部則被填充了磁性－熒光納米復(fù)合物，即氧化鐵納米粒和綠色熒光量子點(diǎn)。因?yàn)榈筒ㄩL(zhǎng)的紫外光和可見光都可以穿透SNT的外壁，所以用紫外光照射攝取了BPEI－SNT／pDNA的細(xì)胞時(shí)，磁性－熒光填充物使得細(xì)胞可以進(jìn)行核磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）；當(dāng)用可見光照射細(xì)胞時(shí)，研究者可以通過熒光顯微鏡觀測(cè)SNT內(nèi)化入胞的過程。當(dāng)然，這種在體外成功構(gòu)建的、有雙重功能的納米管，有待進(jìn)一步的體內(nèi)研究證實(shí)其基因遞載功能。

圖1 制備BPEI－SNT／pDNA復(fù)合物的過程示意圖Figure 1 Schematic illustration of preparation procedures of BPEI－SNT／pDNA complex SNT：二氧化硅納米管；BPEI：分支聚氮丙啶；pDNA：質(zhì)粒脫氧核糖核酸

3 同時(shí)載基因與化療藥物的載體

兩種或多種藥物的聯(lián)合使用在癌癥的治療中常常是必要的。一般來說，成功的聯(lián)合用藥或基因治療要求將兩種藥物作用于同一群腫瘤細(xì)胞。但是由于小分子藥物和基因藥物在體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)不同，所以需要靶向遞釋多種藥物或同時(shí)遞釋化療藥物與基因的載體。Bhattarai等［4］用PEG與2－（二甲基氨基）甲基丙烯酸乙酯聚合物或2－（二乙基氨基）甲基丙烯酸乙酯聚合物修飾有介孔的二氧化硅納米粒（mesoporous silica nanoparticle，MSN），MSN裝載有氯喹和pDNA或者siRNA。氯喹是一種向溶酶體藥物，可以提高非病毒基因給藥的轉(zhuǎn)染效率。這種多聚陽(yáng)離子修飾的MSN與沒有裝載氯喹的MSN相比，基因轉(zhuǎn)染和基因沉默都可以在小鼠黑素瘤高轉(zhuǎn)移細(xì)胞中觀測(cè)到。氯喹單獨(dú)給藥時(shí)，為提高轉(zhuǎn)染所要達(dá)到的必要濃度已經(jīng)是中毒濃度，利用MSN同時(shí)遞載氯喹和核酸物質(zhì)顯著提高了基因轉(zhuǎn)染率和沉默能力。

4 智能基因遞釋載體

最近，Yamashita等［5］研發(fā)出一種對(duì)腫瘤特殊環(huán)境和外界刺激敏感、具有光熱效應(yīng)的金納米棒（見圖2），可以作為單鏈DNA的控釋載體。金納米棒在近紅外區(qū)有很強(qiáng)的吸收帶，并且被吸收的光能可以轉(zhuǎn)換為熱能，具有獨(dú)特的光熱效應(yīng)。由于近紅外光可以穿透人體組織，所以被雙鏈DNA修飾的金納米棒可以作為控釋系統(tǒng)。當(dāng)雙鏈DNA修飾的金納米棒被近紅外光照射時(shí)，光熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量將雙鏈DNA降解為單鏈DNA釋放，釋放的單鏈DNA的數(shù)量取決于光照的時(shí)間和強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)中，雙鏈DNA修飾的金納米棒被直接注射到小鼠結(jié)腸－26癌細(xì)胞內(nèi)，并接受光的照射，可以檢測(cè)到單鏈DNA釋放。這種具有特殊光熱效應(yīng)的金納米棒作為低聚核酸的控釋載體將會(huì)有非常廣闊的應(yīng)用范圍。

圖2 制備雙鏈DNA修飾的金納米棒過程示意圖Figure 2 Schematic illustration of preparation procedures of dsDNA－modified gold nanorod PEG：聚乙二醇；PEI：聚氮丙啶

5 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體常被用作基因載體，以保護(hù)被包裹的基因不受核酸酶的降解，被脂質(zhì)體完整包裹的核酸可以在體內(nèi)達(dá)到長(zhǎng)循環(huán)的效果。最近，Li等［6－9］研發(fā)了一種將壓縮的核酸包裹在脂質(zhì)細(xì)胞膜內(nèi)的新型結(jié)構(gòu)（見圖3）。它的制備方法是首先將DNA和魚精蛋白壓縮到一個(gè)復(fù)合體內(nèi)，然后用陽(yáng)性脂質(zhì)體包裹，自組裝得到脂質(zhì)體－聚陽(yáng)離子－DNA（liposome－polycation－DNA，LPD）納米粒。這種壓縮復(fù)合物的核心是DNA和魚精蛋白。與陽(yáng)性脂質(zhì)體－DNA復(fù)合物相比，LPD可以更好地保護(hù)質(zhì)粒DNA不受酶降解，并在靜脈給藥的小鼠體內(nèi)達(dá)到更高水平的基因表達(dá)。LPD也可以通過修飾的方式在體內(nèi)或體外選擇性遞送siRNA至表達(dá)受體的腫瘤細(xì)胞。siRNA首先與一個(gè)載體DNA雜交，之后與魚精蛋白混合，再用脂質(zhì)細(xì)胞膜包裹，最后將連接了PEG的脂質(zhì)插入到脂質(zhì)細(xì)胞膜中，以提高復(fù)合物的穩(wěn)定性。PEG的末端連接靶向于sigma－1受體的配體anisamide，以此達(dá)到靶向表達(dá)sigma受體的腫瘤細(xì)胞的目的。

圖3 制備PEG修飾的脂質(zhì)體－聚陽(yáng)離子－DNA納米粒過程示意圖igure 3 Schematic illustration of preparation procedures of PEGlated liposome－polycation－DNA nanoparticles PEG：聚乙二醇；DSPE：二硬脂?；字Ｒ掖及?；DOTAP：N－［1－（2，3－二油酰丙氧基）－N，N，N－三甲基溴化銨］；AA：氨基酸

6 結(jié) 語(yǔ)

雖然非病毒基因遞送載體在治療癌癥、艾滋病、遺傳病等多種疾病中有很好的前景，但目前在臨床上的應(yīng)用非常有限。存在的問題包括：尋找和篩選更高效、穩(wěn)定的靶向配體，以提高納米基因遞釋系統(tǒng)的靶向治療效果［10］，以及尋找控制基因釋放的途徑等［11］。本文介紹的幾種新型非病毒基因載體為基因治療提供了很好的研究思路和方法，其臨床療效需要相關(guān)體內(nèi)、體外研究進(jìn)一步確證。

［1］ Braeckmans K，Buyens K，Naeye B，et al.Advanced fluorescence microscopy methods illuminate the transfection pathway of nucleic acid nanoparticles［J］.J Control Release，2010，148（1）：69－74.

［2］ Huang S，Li J，Han L，et al.Dual targeting effect of Angiopep－2－modified，DNA－loaded nanoparticles for glioma［J］.Biomaterials，2011，32（28）：6832－6838.

［3］ Namgung R，Zhang Y，F(xiàn)ang Q L，et al.Multifunctional silica nanotubes for dual－modality gene delivery and MR imaging［J］.Biomaterials，2011，32（11）：3042－3052.

［4］ Bhattarai S R，Muthuswamy E，Wani A，et al.Enhanced gene and siRNA delivery by polycation－modified mesoporous silica nanoparticles loaded with chloroquine［J］.Pharm Res，2010，27（12）：2556－2568.

［5］ Yamashita S，F(xiàn)ukushima H，Akiyama Y，et al.Controlledrelease system of single－stranded DNA triggered by the photothermal effect of gold nanorods and its in vivo application［J］.Bioorg Med Chem，2011，19（7）：2130－2135.

［6］ Li S D，Chono S，Huang L.Efficient gene silencing in metastatic tumor by siRNA formulated in surface－modified nanoparticles［J］.J Control Release，2008，126（1）：77－84.

［7］ Li S D，Chen Y C，Hackett M J，et al.Tumor－targeted delivery of siRNA by self－assembled nanoparticles［J］.Mol Ther，2008，16（1）：163－169.

［8］ Chen Y，Bathula S R，Yang Q，et al.Targeted nanoparticles deliver siRNA to melanoma［J］.J Invest Dermatol，2010，130（12）：2790－2798.

［9］ Li S D，Huang L.Nanoparticles evading the reticuloendothelial system：role of the supported bilayer［J］.Biochim Biophys Acta，2009，1788（10）：2259－2266.

［10］ 黃容琴，柯偉倫，蔣 晨，等.腦靶向非病毒基因遞釋系統(tǒng)的研究進(jìn)展［J］.國(guó)際藥學(xué)研究雜志，2010，37（1）：36－39.

Huang RongQin，Ke WeiLun，Jiang Chen，et al.Progress on brain－targeting non－viral gene delivery systems［J］.J Int Pharm Res，2010，37（1）：36－39.In Chinese with English abstract.

［11］ Hardin J O，Milam V T.Controlled release of active DNA from uncrosslinked matrices［J］.Soft Matter，2011，7（8）：2674－2681.