李　碩，蔡曉軍，李　敢，顧忠偉

(1.四川大學 國家生物醫(yī)學材料工程技術(shù)研究中心，四川 成都 610064)(2. 重慶理工大學化學化工學院，重慶400054)(3. 勝利油田石油工程技術(shù)研究院 修井與完井技術(shù)研究中心，山東 東營257000)

?

特約專欄

第一作者：李碩，男，1984年生，博士，講師

仿病毒基因遞送系統(tǒng)研究進展

李碩1,2，蔡曉軍1，李敢3，顧忠偉1

(1.四川大學 國家生物醫(yī)學材料工程技術(shù)研究中心，四川 成都 610064)(2. 重慶理工大學化學化工學院，重慶400054)(3. 勝利油田石油工程技術(shù)研究院 修井與完井技術(shù)研究中心，山東 東營257000)

摘要：基因治療作為一種極富潛力、可用于替代傳統(tǒng)化學治療的方法，為先天遺傳性疾病和嚴重后天獲得性疾病的治療提供了一條新途徑。成功的基因治療依賴于開發(fā)高效、低毒的多功能基因傳遞系統(tǒng)。目前的非病毒基因載體在轉(zhuǎn)染效率方面低于病毒載體，而通過自組裝方式構(gòu)建的仿病毒基因載體系統(tǒng)可大幅提高轉(zhuǎn)染效率與生物兼容性，將為基因治療提供更為有效的策略和方案,具有廣闊的應(yīng)用前景。仿病毒載體主要目標是模擬病毒蛋白衣殼包裹、運輸核酸的轉(zhuǎn)染方式，根據(jù)其構(gòu)建模式可分為3類: 環(huán)境響應(yīng)型仿病毒“殼-核”結(jié)構(gòu)載體系統(tǒng)；自組裝型仿病毒載體；納米顆粒作為組裝基元組構(gòu)成的仿病毒載體。綜述了近年來涌現(xiàn)的仿病毒載體的最新研究進展，并對仿病毒研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了評述。

關(guān)鍵詞：自組裝；仿病毒載體；基因治療；肽類樹狀大分子；仿病毒衣殼

Advance in Research of Virus-Mimic Gene Delivery Systems

1前言

基因治療是利用分子生物學方法將目的基因?qū)牖颊唧w內(nèi)，使之表達后發(fā)揮相應(yīng)功能，從而抑制或治療疾病。作為現(xiàn)代醫(yī)學和分子生物學相結(jié)合而誕生的新技術(shù)，基因治療可用于治療先天性遺傳疾病和嚴重后天獲得性疾病[1]。到2013年為止，全球基因治療的臨床方案共有1 853例，基因治療逐漸向主流醫(yī)療模式發(fā)展。對癌癥進行靶向治療，是基因治療領(lǐng)域最重要的研究項目之一，目前研究、應(yīng)用較多的如p53等腫瘤抑制基因[2]。2003年10月16日，國家食品藥品監(jiān)督管理局批準了重組人p53腺病毒注射液的新藥證書，意味著世界上第一個針對癌癥的基因治療藥物在中國誕生。2012年11月2日，歐洲藥監(jiān)機構(gòu)首次批準荷蘭生物技術(shù)公司UniQure生產(chǎn)的基因治療藥物Glybera成為臨床藥物，該藥被用來治療遺傳性疾病-脂蛋白脂酶缺乏癥(LPLD)，這對基因治療來說，具有里程碑意義[3]。目前至少有11個使用 siRNA 的臨床試驗已獲批準，如QuarK/Pfizer公司的PF-04523655已進入Ⅱ期臨床試驗。對于雙鏈RNA藥物的研究也方興未艾[4-5]。

2基因治療的實施方式

基因治療的實施方式多種多樣，但都離不開將外源基因高效地導(dǎo)入細胞。DNA分子通常以帶負電的疏松狀態(tài)存在，體積較大、負電荷與細胞表面之間存在排斥作用，難于進入細胞；另外，血液及細胞內(nèi)存在大量的水解酶尤其是核酸酶，能破壞裸DNA分子，因此單獨使用DNA轉(zhuǎn)染效率較低，需要借助物理方法或使用基因載體輔助DNA轉(zhuǎn)染。物理方法需要使用專門的設(shè)備，不能進行全身性使用，并且會對組織和細胞產(chǎn)生嚴重損害。目前運載基因效率最高的仍然是病毒載體，常見的病毒載體有反轉(zhuǎn)錄病毒載體、慢病毒載體和腺病毒載體。病毒載體盡管能夠高效的進入特定的細胞，但是存在許多的缺點：免疫原性、致癌性、傳染性、宿主DNA插入整合、未知的長期效應(yīng)等[6]。2007年，利用重組腺病毒為載體的臨床基因治療試驗中發(fā)生患者死亡事件引起了廣泛的關(guān)注，使美國食品與藥品監(jiān)督局(FDA)要求停止此類試驗。目前有研究報道將病毒載體與人工制備載體混合使用，引入靶向基團與聚乙二醇，增強病毒載體的靶向性以及改善生物兼容性[7]，但其安全性仍受到質(zhì)疑。

非病毒基因載體無免疫原性，便于大規(guī)模生產(chǎn)，但轉(zhuǎn)染效率低于病毒載體。主要的非病毒載體系統(tǒng)分為兩類：脂質(zhì)體與陽離子聚合物載體，但目前只有脂質(zhì)體用于臨床基因治療的報道。脂質(zhì)體一般由親水端、疏水端以及連接部分組成，是利用與細胞膜的成融特性將核酸運載進入細胞。帶電荷的親水端對脂質(zhì)體的轉(zhuǎn)染性質(zhì)起決定性作用，對于給定的帶電荷頭部，烷烴鏈對轉(zhuǎn)染效率的影響具有不確定性[8]。脂質(zhì)體按照結(jié)構(gòu)差異，可分為陽離子脂質(zhì)體、陰離子脂質(zhì)體、pH敏感型脂質(zhì)體與融合脂質(zhì)體。其中陽離子脂質(zhì)體應(yīng)用最為廣泛，目前已有多種商業(yè)化的脂質(zhì)體上市：DOTMA、DOTAP、DOSPA以及DOGS,結(jié)構(gòu)如圖1所示。陽離子脂質(zhì)體除了可以用季銨鹽、季鏻鹽與砷鹽為頭部外，還可以用多胺、樹枝狀分子、多糖以及雙陽離子基團作為親水端。將氨基甲酸酯鍵、縮醛基團等嵌入到脂質(zhì)體中可制備pH敏感型脂質(zhì)體，利用腫瘤細胞內(nèi)低pH值環(huán)境，使脂質(zhì)體解體釋放出基因。此外，將pH敏感基團與具有膜融合功能的基團聯(lián)合使用，可制備具有pH敏感功能的融合脂質(zhì)體[9]。通常情況下，陽離子脂質(zhì)體毒性較大，在血清存在條件下容易失效，體內(nèi)效果較差。因此陰離子脂質(zhì)體、核酸型脂質(zhì)體(diC16-3’-dT)、磷脂脂質(zhì)體(DPPA、DPPG)等被相繼開發(fā)、利用起來，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1　陽離子脂質(zhì)體DOTMA、DOTAP、DOSPA以及DOGS結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　The schematic diagram of sturctures of cationic liposome DOTMA,DOTAP,DOSPA and DOGS

圖2　陰離子脂質(zhì)體及核酸脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2　The schematic diagram of sturctures of anionic liposome DPPA, DPPG and anionic nucleotide liposome diC16-3’-dT

陽離子聚合物作為非病毒載體同樣具有優(yōu)異的核酸結(jié)合、保護與運輸能力，易于進行靶向性及生物適用性修飾，是基因載體研究中的一個重要研究對象。文獻中報道了很多合成陽離子聚合物基因載體如聚賴氨酸(PLL)[10]、聚乙烯亞胺(PEI)[11]、聚酰胺基胺(PAA)[12]、聚氨基酯(PAE)[13]、聚脒(PA)[14]、殼聚糖(Chitosan)[15]、帶有陽離子側(cè)基的聚烯烴(PDMAEMA)等類型[16]，結(jié)構(gòu)如圖3所示。這些聚合物大多不易降解，在反復(fù)的給藥治療過程中存在體內(nèi)累積毒性的風險。其毒性源來自其結(jié)構(gòu)和分子量，還有些則由于與細胞膜相互作用導(dǎo)致其上的細胞蛋白流失，使細胞膜變得通透致其坍塌。降解型聚合物在降低聚合物毒性方面具有潛在的優(yōu)勢，更有利的是降解性聚合物可促進DNA在細胞質(zhì)內(nèi)釋放，將聚合物制備成為降解型材料是陽離子聚合物載體的發(fā)展方向[17]。

圖3　陽離子聚合物結(jié)構(gòu)示意圖　Fig.3　The schematic diagram of sturctures of cationic polymers

非病毒基因載體復(fù)合物進入細胞后，要經(jīng)過兩個步驟：細胞的內(nèi)吞與表達，這都基于復(fù)合物與目標細胞表面的結(jié)合。對于非靶向性的陽離子聚合物，證據(jù)表明復(fù)合物首先經(jīng)過與細胞表面帶負電荷的蛋白聚糖類化合物通過靜電作用相互結(jié)合。1996年，Baldeschwieler等[18]證明對于PLL/DNA復(fù)合物體系，使用NaCl溶液阻礙蛋白聚糖的硫酸化，用氨基葡聚糖裂解酶去除細胞表面的氨基葡聚糖或在轉(zhuǎn)染體系中添加額外的氨基葡聚糖就可極大的阻礙基因轉(zhuǎn)染。細胞對納米復(fù)合物的吸收經(jīng)過多種內(nèi)吞路徑。2004年，Behr等[19]發(fā)現(xiàn)Hela細胞對PEI/DNA復(fù)合物的內(nèi)吞作用可被降低細胞表面膽固醇含量的星狀孢子、蛋白激酶C抑制劑(PKC)或β-環(huán)糊精所阻礙。此外，將抗-β-肌動蛋白連接到異硫氰酸熒光素(FITC)上或?qū)⒘_丹明連接到PEI上，在細胞內(nèi)吞過程中發(fā)現(xiàn)這些復(fù)合物沿著激酶纖維分布。該課題組推測PEI/DNA復(fù)合物的內(nèi)吞過程經(jīng)過以下的歷程：復(fù)合物與細胞膜中被稱為共結(jié)合聚糖(syndecans)的類肝素硫酸化蛋白聚糖綁定在一起，這些化合物在細胞表面集結(jié)成富含膽固醇的復(fù)合物，其中的共結(jié)合聚糖通過連接蛋白與肌動蛋白綁定在一起，并誘發(fā)蛋白激素酶C(PKC)的磷酸化。這一系列綁定使納米復(fù)合物通過細胞吞噬作用進入細胞內(nèi)，但具體過程仍不清晰。在HepG2細胞中，Pichon等[20]發(fā)現(xiàn)PLL-DNA復(fù)合物的內(nèi)吞既經(jīng)歷了需網(wǎng)格蛋白參與的過程，同時也有大胞飲作用(可被佛波醇豆蔻酸酯(PMA)促進)。在螢光素酶活性實驗中，通過PMA促進的大胞飲作用導(dǎo)致的熒光蛋白的表達較少，主要還是需網(wǎng)格蛋白參與的內(nèi)吞過程。

除了細胞內(nèi)吞過程本身的機制，復(fù)合物大小對細胞的內(nèi)吞也很重要。Amidon等[21]發(fā)現(xiàn)對于PLGA共聚物與DNA的復(fù)合物，Caco-2細胞就表現(xiàn)出對粒徑大小的選擇性，對粒徑為100 nm的復(fù)合物有最大的內(nèi)吞作用。Labhasetwar等[22]發(fā)現(xiàn)COS-7和HEK-293細胞對粒徑為70 nm復(fù)合物的吸收高于粒徑為200 nm的復(fù)合物。Yao等[23]利用光-芬頓反應(yīng)制備了不同粒徑的納米凝膠：38 ，75，87，121，132，167 nm，并保證都具有相似的表面電位。4種不同的細胞均對75 nm與 87 nm的復(fù)合物有最強的內(nèi)吞作用[24]。以上結(jié)果表明，對于非靶向性陽離子復(fù)合物的最佳粒徑范圍為70～90 nm。對于非靶向性復(fù)合物的改進，大量的研究集中于連接受體來促進對特殊細胞和組織的轉(zhuǎn)染。這些配體包括脫唾液酸糖蛋白、表皮生長因子(EGF)、葉酸、整聯(lián)蛋白、乳糖、甘露糖和轉(zhuǎn)鐵蛋白等[25]。綁定在細胞表面的受體，細胞的內(nèi)吞都是經(jīng)過需網(wǎng)格蛋白的路徑進入細胞內(nèi)。非靶向性復(fù)合物與細胞表面通過靜電相互作用，雖然細胞對更小的復(fù)合物吸收更好，但是更大的復(fù)合物有更大的表面積，同樣有利于與細胞相互作用，這也解釋了在某些大粒徑的復(fù)合物效果好于小粒徑的復(fù)合物，但這種現(xiàn)象在靶向性的基因轉(zhuǎn)染中卻沒有出現(xiàn)過。因此復(fù)合物大小對于靶向性復(fù)合物的影響大于非靶向性的復(fù)合物。2003年，Aoyama等[26]研究發(fā)現(xiàn)在糖納米復(fù)合物的內(nèi)吞作用中，粒徑對效果的影響很大，其最佳粒徑為50 nm。Cao等[27]通過理論計算也證實最佳粒徑為54～60 nm。同樣的結(jié)論也在含脫唾液酸糖蛋白[28]和轉(zhuǎn)鐵蛋白[29]的靶向復(fù)合物中得到驗證。

ATP的調(diào)節(jié)作用使得溶酶體等細胞器內(nèi)更加酸化(pH 5.0～6.2)，而細胞質(zhì)和細胞間的pH大約為7.4[30]。一些病毒已經(jīng)進化能夠利用這一變化，例如西門利克森林病毒(SFV)的表面蛋白在低pH條件下會發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，促進與內(nèi)涵體膜的融合[31]。非病毒DNA載體也可以利用內(nèi)涵體與溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境促進轉(zhuǎn)染。在DNA復(fù)合物中加入氯喹可以改變?nèi)苊阁w或內(nèi)涵體的pH，提高轉(zhuǎn)染效果。氯喹是一種很有用的親溶酶體試劑[32]，可以提高溶酶體內(nèi)的pH，以此阻礙酶的活性導(dǎo)致溶酶體的降解，防止DNA被降解，同時改變內(nèi)涵體的pH值，促進DNA的釋放。同樣加入破壞酶的多肽，如合成的N端修飾的鼻病毒多肽(VP-1)或者流行感冒病毒多肽(HA-2)也能調(diào)節(jié)內(nèi)涵體釋放。在酸性條件下，這些多肽重新排列形成一種兩親性α-螺旋結(jié)構(gòu)，能夠與內(nèi)涵體膜相互作用，促進復(fù)合物的逃逸[33]。多種大分子含有低pKa值的氨基基團，顯示出了“質(zhì)子海綿”效應(yīng)。當這些復(fù)合物進入到細胞內(nèi)，在內(nèi)涵體內(nèi)形成緩沖作用，使得內(nèi)涵體溶脹破裂，導(dǎo)致DNA進入細胞液。一旦DNA進入到細胞液中，必須越過細胞質(zhì)中的障礙，進入到細胞核內(nèi)[34]。

細胞液中對DNA復(fù)合物到達細胞核有著多重障礙。忽略自由質(zhì)粒DNA在細胞液中的散布[35]，細胞液中的細胞支架作為分子篩可以阻止大分子的自由活動[36]。腺病毒[37]與皰疹病毒[38]在細胞質(zhì)內(nèi)是通過微管調(diào)節(jié)的運輸。載體必須繼續(xù)包裹DNA以協(xié)助其抵達細胞核，因為DNA容易被降解[39]。為了使DNA能夠順利表達，還需要跨過細胞核膜進入細胞核。物質(zhì)在細胞質(zhì)與細胞核間運輸，是通過細胞核膜上的小孔復(fù)合物進行轉(zhuǎn)運。一般粒徑為9～11 nm的物質(zhì)可以通過核孔復(fù)合物(NPC)進入核內(nèi)[40]。大于20 KDa的蛋白質(zhì)要進入細胞核需要ATP的參與，還需要短肽結(jié)構(gòu)重組來觸發(fā)，這一過程能被特種抗核孔蛋白抗體和小麥胚芽凝集素(WGA)阻礙[41]。外源DNA的表達也能夠被小麥胚芽凝集素所抑制，這說明DNA的運輸與蛋白質(zhì)的運輸相同[42]。分裂細胞的轉(zhuǎn)染效果好于不在分裂期的細胞，這是因為在細胞分裂時基因可以更好的進入細胞核[43]。轉(zhuǎn)染研究發(fā)現(xiàn)對于進入細胞的DNA，呈復(fù)合物狀態(tài)的效果好于裸露的DNA，這顯示出帶正電荷的載體有一定的核定位效果[44]。為了增加進入細胞核的效率，細胞核定位肽也用于輔助轉(zhuǎn)染。非病毒基因載體在體外通常表現(xiàn)出很好的轉(zhuǎn)染能力，但在生理條件下，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)染效果會由于復(fù)合物的不穩(wěn)定性而大大降低。在生理鹽濃度下(150 nm)常常會造成聚合物的聚集，導(dǎo)致血管的堵塞[45]。另一方面，陽離子聚合物會很快與血清中的蛋白質(zhì)(如：血清白蛋白)綁定在一起導(dǎo)致聚集并影響細胞吸收，導(dǎo)致吞噬作用[46]。一系列研究顯示，體內(nèi)的轉(zhuǎn)染可以通過降低鹽與血清作用得到提高，通常的做法是通過親水性修飾抑制以上作用，如PEG修飾。

臨床基因治療在細胞內(nèi)吞與細胞內(nèi)運輸?shù)幕A(chǔ)上，還需考慮載體復(fù)合物在組織水平上面臨的一系列障礙：血液中酶的降解、通過毛細血管上皮細胞進行的滲透，在細胞外物質(zhì)間的擴散以及細胞的吸收[47]，以上過程都需要載體進行調(diào)控。病毒作為一類天然的載體系統(tǒng)，具備在血清蛋白面前“隱身”的優(yōu)勢，在目標組織處則可高效的“激活”。因此，開發(fā)具有病毒類似功能的“仿病毒”載體系統(tǒng)是將基因治療推向臨床的潛在手段之一。

蛋白質(zhì)衣殼作為病毒的重要組成部分，具有高級的自組裝結(jié)構(gòu)，對遺傳物質(zhì)具有保護、傳遞等作用；從模仿病毒衣殼的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，人工設(shè)計和構(gòu)建仿病毒衣殼具有重要意義。病毒衣殼結(jié)構(gòu)的高度有序性是仿生構(gòu)筑的優(yōu)秀典范，其功能特性更為生物材料的發(fā)展提供了重大啟示。多肽鏈間通過疏水、靜電作用，以及氫鍵、范德華力等組裝成病毒衣殼的亞基，進而通過弱相互作用組裝成具有生物功能的蛋白衣殼。本文依據(jù)病毒衣殼組裝的基本規(guī)律和特點，綜述了通過物理、化學手段將不同的組裝單元構(gòu)建形成具有特定結(jié)構(gòu)和生物功能的仿病毒載體。

3環(huán)境響應(yīng)型仿病毒“殼-核”結(jié)構(gòu)載體系統(tǒng)

環(huán)境響應(yīng)型仿病毒載體多屬于“殼-核”式組裝結(jié)構(gòu)，主要目的在于模仿病毒衣殼包裹遺傳物質(zhì)的方式。通過人工設(shè)計，整合不同自組裝基元(衣殼與內(nèi)核)間的弱相互作用，實現(xiàn)在納米尺度上有序自組裝體的構(gòu)建。其環(huán)境響應(yīng)功能主要體現(xiàn)在仿病毒衣殼表面的功能性修飾上，功能性基團的引入可賦予自組裝體特定的響應(yīng)特性。由于核酸帶負電荷，常見的陽離子載體大多可與核酸復(fù)合后制成表面帶正電荷的仿病毒內(nèi)核。衣殼可通過靜電相互作用附著在核酸復(fù)合物的外層，因此，衣殼通常帶負電荷。仿病毒衣殼的負電性通常由羧酸根離子產(chǎn)生，羧基可以是天然聚合物自身所帶有的[48]，也可以是作為側(cè)臂修飾在骨架上[49]，電荷相反的內(nèi)核與衣殼在緩沖溶液中可自發(fā)組裝形成“殼-核”結(jié)構(gòu)的仿病毒載體。當以帶負的電荷兩親性嵌段復(fù)合物作為衣殼時，組裝過程需要一些技巧。使用HYA-b-PBLG聚合物為衣殼時，兩親性材料在水溶液中會直接形成膠束。為了能夠包裹PEI/siRNA復(fù)合物內(nèi)核，需通過兩步法避免形成膠束并完成組裝:第一步將共聚物與PEI/siRNA復(fù)合物溶解在DMSO中，保持其靜電相互作用但不發(fā)生組裝;第二步在溶液中加入水，兩組分發(fā)生組裝并形成“殼-核”結(jié)構(gòu)[50](如圖4所示)。

圖4　兩親性材料作為仿病毒載體衣殼組裝示意圖[50]Fig.4　The schematic diagram of self-assembly virus-like carrier constructed by amphiphilic copolymer as capsid[50]

“殼-核”組裝體也存在電荷翻轉(zhuǎn)的情況，既外層為正電荷，內(nèi)核帶負電。PLGA包裹SOX9蛋白質(zhì)后形成帶負電的內(nèi)核后，以PEI作為衣殼，利用仿病毒載體的殼層表面運載Cbfa-1靶向的siRNA，對人間充質(zhì)干細胞((hMSCs)進行轉(zhuǎn)染實驗，誘導(dǎo)軟骨的形成[51]。除了通過正、負相互吸引組裝成“殼-核”結(jié)構(gòu)外，在PEG鏈的一端連接上陽離子片段，可以部分嵌入到內(nèi)核復(fù)合物中，同樣也能形成類似的的“殼-核”結(jié)構(gòu)。Lee等[52]將具有促進復(fù)合物從內(nèi)涵體中逃逸功能的融合蛋白(KALA)耦合到PEG 上形成帶正電荷的嵌段，與 PEI/DNA 的復(fù)合物進一步混合、組裝，可以得到直徑為200～400 nm 的微粒，轉(zhuǎn)染效率與細胞存活率相對于PEI25KDa大幅提高。也可用脂質(zhì)體作為仿病毒載體的衣殼，組裝出相似的殼-核結(jié)構(gòu)。王堅成課題組[53]將聚胺基胺修飾的殼聚糖包裹siRNA后作為內(nèi)核，將PEG-DSPE或T7肽修飾的T7-DSPE-PEG形成的脂質(zhì)體作為衣殼，制備出了仿病毒“殼-核”結(jié)構(gòu)，運載siEGFR后可對裸鼠體內(nèi)MCF-7腫瘤模型起到了很好的抑制效果。使用無機磷酸鈣材料作為內(nèi)核負載siRNA，外層包裹PEG修飾的聚陰離子，也能構(gòu)成“殼-核”結(jié)構(gòu)的仿病毒載體[54]。

此外，一些病毒(例如流感病毒和其他一些動物病毒)具有包裹在蛋白質(zhì)衣殼外的一層包膜-病毒包膜，這層包膜主要來源于宿主細胞膜(磷脂層和膜蛋白)，但也包含有一些病毒自身的糖蛋白。病毒包膜的主要功能是幫助病毒進入宿主細胞，完成感染過程，起到靶向作用。環(huán)境響應(yīng)型材料具備了病毒包膜的部分功能，其優(yōu)勢在于能對外界條件的變化很快做出反應(yīng)、調(diào)控釋放時間與組織部位。載體在體內(nèi)可能接受到的物理、化學環(huán)境刺激信號有pH、溫度[55]、光與磁場等。腫瘤細胞內(nèi)細胞質(zhì)pH為6.75左右，相對于正常組織細胞(pH 7.4)偏低，在一些細胞器中(晚期內(nèi)涵體、溶酶體等)，納米顆粒面臨的pH范圍在5.0～5.5之間。這些都可以用于誘發(fā)載體結(jié)構(gòu)的變化與基因的釋放。從該思路出發(fā)，衍生出了大量的化學連接基團去應(yīng)對細胞環(huán)境的pH值變化，如縮醛、腙、酯鍵等。此外，腫瘤細胞中的蛋白二硫化物還原酶 (NADPH)能夠?qū)⒀趸瘧B(tài)的谷胱甘肽轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型的谷胱甘肽。因此，腫瘤細胞中還原型谷胱甘肽含量較高，胞內(nèi)濃度高于細胞外濃度，內(nèi)、外濃度差高達1 000倍，并且癌細胞表面往往還有較高濃度的金屬基質(zhì)蛋白酶表達。與這些腫瘤細胞特異性刺激相對應(yīng)的基團分別為二硫鍵以及對金屬基質(zhì)蛋白酶敏感的多肽連接基團，都可用于構(gòu)建相應(yīng)的環(huán)境敏感仿病毒衣殼。腫瘤細胞膜表面還有大量特異性的受體，與之相對應(yīng)的靶向基團可以誘導(dǎo)仿病毒載體復(fù)合物在腫瘤處聚集，提高載體的利用率，降低對正常細胞的影響。常見的靶向基團有多肽、葉酸、蛋白、多糖等。

3.1具有靶向功能性衣殼的仿病毒載體

病毒具有感染特異性細胞的特性，而起到靶向功能的基團往往分布在病毒的蛋白衣殼上。因此，在“殼-核”自組裝體的衣殼上修飾靶向基團，不僅可使仿病毒載體在結(jié)構(gòu)上具有與病毒類似的衣殼，還在功能上進一步模仿病毒衣殼的靶向性。Arg-Gly-Asp(RGD)肽被廣泛用于靶向基因轉(zhuǎn)染系統(tǒng)，可識別整聯(lián)蛋白受體αvβ3/αvβ5，該受體在腫瘤的血管內(nèi)皮細胞中有過量表達。Saltzman課題組[56]使用PLGA、PEI與iRGD肽構(gòu)成多層復(fù)合載體，其內(nèi)核不是傳統(tǒng)的PEI復(fù)合物，而是PLGA與喜樹堿(CPT)構(gòu)成的納米小球，通過胺基氫與聚乳酸上的羰基間形成的氫鍵包裹上PEI后，形成帶正電荷的納米微粒，再通過層層組裝形成“殼-核”結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)藥物與基因的協(xié)同運輸。該體系被用于運載阿霉素與pTRAIL基因，使用周-特氏聯(lián)合指數(shù)法證實，對于不同細胞系的聯(lián)合作用指數(shù)在0.31～0.53之間。聯(lián)合治療時使用的劑量分別為CPT與pTRAIL單獨使用劑量的3.1～15與4.7～8.0分之一。體內(nèi)轉(zhuǎn)染實驗表明，聯(lián)合用藥可有效抑制HCT116腫瘤的生長。此外，還有多種靶向肽，如TAT、精氨八聚體(R8)、黃體荷爾蒙-釋放荷爾蒙(LHRH)等。其中轉(zhuǎn)錄活性因子TAT多提含有核定位序列，具有優(yōu)異的穿膜能力，并能克服核膜障礙。將TAT肽包裹在金屬核外部形成納米復(fù)合物(NPs@PEI-TAT)，可實現(xiàn)對干細胞的高效基因傳遞[57]。γ-聚谷氨酸(PGA)的端基能夠有效與細胞膜表面γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶的相互作用，促進納米復(fù)合物進入細胞內(nèi)。γ-聚谷氨酸自身具有羧基，可直接與帶正電荷的DNA復(fù)合物內(nèi)核發(fā)生組裝行為。PEI與γ-聚谷氨酸形成的復(fù)合載體(PPGA)對HEK293、Hela 以及 HepG2細胞的體外轉(zhuǎn)染效果為 PEI 的 2.7～7.0 倍，體內(nèi)轉(zhuǎn)染實驗結(jié)果顯示：在脾、心臟組織中檢測出較高的基因表達，展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景[58]。γ-聚谷氨酸包裹殼聚糖/DNA內(nèi)核后，可使大部分復(fù)合物通過細胞質(zhì)膜微囊介導(dǎo)模式內(nèi)吞，提高組轉(zhuǎn)染效率[59]。葉酸也是一種常見的靶向基團，葉酸受體存在于多種腫瘤細胞中。將葉酸連接到PEG化的聚谷氨酸上作為衣殼，再與PCL-g-PDMAEMA/DNA納米復(fù)合物組裝成具有靶向的“殼-核”結(jié)構(gòu)仿病毒復(fù)合物。PGA-g-mPEG可以使復(fù)合物的表面電位呈中性而不干擾對DNA的綁定能力，包裹上衣殼后，毒性明顯下降。對轉(zhuǎn)染后的腫瘤進行體內(nèi)圖像測試與組織化學分析，證實在腫瘤中的表達效果明顯增強[60]。對PEG進行修飾，還可以通過點擊化學反應(yīng)在側(cè)臂修飾上羧基，在PEG的一端修飾葉酸后形成陰離子衣殼，包覆在PEI/DNA復(fù)合物的外層形成“殼-核”結(jié)構(gòu)，組裝過程如圖5所示，可有效轉(zhuǎn)染DNA，是環(huán)境響應(yīng)型材料中最經(jīng)典的組裝模型[61]。

圖5　葉酸修飾含羧酸側(cè)臂PEG作為仿病毒載體衣殼組裝示意圖[61]Fig.5　The schematic diagram of self-assembly virus-like carrier constructed by FA-PEG-poly(AGE-Suc) as capsid[61]

轉(zhuǎn)鐵蛋白(TR)是另一種含鐵糖蛋白，當與細胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體結(jié)合時可用于調(diào)節(jié)鐵離子的轉(zhuǎn)運，該受體在腫瘤細胞中的濃度為正常細胞中的10倍[62]。將轉(zhuǎn)鐵蛋白與丁二酸修飾的聚縮水甘油醇復(fù)合在一起，包裹在脂質(zhì)體復(fù)合物外層，起到靶向衣殼的作用(結(jié)構(gòu)如圖6所示)。對于Hela與KB細胞轉(zhuǎn)染效果增強很明顯，因為這兩種細胞對轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的內(nèi)化非常敏感且迅速，而對于內(nèi)化作用緩慢的HT1080、HepG2以及K562細胞則增強效果不明顯[63]。

圖6　轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾含羧酸側(cè)臂聚縮水甘油醇(SucPG)作為仿病毒載體衣殼組裝示意圖[63]　Fig.6　The schematic diagram of preparation of complex with transferrin modified succinylated poly(glycidol) (SucPG) as capsid[63]

透明質(zhì)酸(HA)能與透明質(zhì)酸受體結(jié)合，HA受體在多種惡性腫瘤細胞中均有過量表達[64]。HA含有羥基與羧基，能夠很方便的進行修飾，制成高效、低毒的載體[65]。而將HA作為衣殼，利用其靶向性與生物兼容性是目前研究的趨勢。Park課題組[66]用HA/ss-PEI載體運載可抑制血管生成的siRNA與抗轉(zhuǎn)運生長因子(TGF)-β-siRNA，在治療肝硬化方面取得了很好的療效，在實驗中發(fā)現(xiàn)，納米粒子可持續(xù)作用于病變的肝臟，減少了非特異性結(jié)合且延長了體內(nèi)循環(huán)時間。Choi等[67]在HA包裹載體的基礎(chǔ)上加入引入疏水片段5β-膽酸，增強包裹作用。與此同時，使用Cy-5.5使其變?yōu)榭梢暬膹?fù)合物，便于觀察體內(nèi)分布情況。芽霉菌糖可用于增強體內(nèi)血液循環(huán)時間，修飾上甲氨蝶呤后制成衣殼，包裹PBAE/DNA內(nèi)核，DNA復(fù)合對芽霉菌糖的吸附可能是通過PBAE上的羰基與芽霉菌糖上羥基間的氫鍵相互作用[68]。

3.2基于pH敏感型衣殼的仿病毒載體

王均課題組[69]報道了使用二甲基富馬酸修飾的膦酸酯聚合物形成帶負電荷“衣殼”，包裹含還原降解的二硫鍵的PEI與siRNA形成的復(fù)合物，形成酸敏感的電荷翻轉(zhuǎn)基因載體系統(tǒng)(結(jié)構(gòu)如圖7所示)。二甲基富馬酸形成的酰胺在腫瘤組織偏酸性(pH=6.5)條件下斷裂，露出氨基后“衣殼”帶正電，內(nèi)核與其分離后進入腫瘤細胞內(nèi)起到抑制腫瘤效果。體內(nèi)、體外實驗表明對MDA-MB-231腫瘤細胞有很好的抑制效果，大幅提升了含二硫鍵PEI載體的轉(zhuǎn)染效果。

圖7　酸敏感、電荷翻轉(zhuǎn)二元載體的組成示意圖(a)和腫瘤酸性條件下，去PEG“衣殼”后ssPEI 800 /siRNA納米顆粒進入腫瘤細胞示意圖(b)[69]　Fig.7　Schematic structure of the PEG shell for binary delivery system re-exposing positive charge within acidic environment (a) and schematic diagram of the deshielding of the PEG shell for the positively charged ssPEI 800 /siRNA nanoparticles in the acidic environment of the tumor(b)[69]

3.3基于還原敏感型衣殼的仿病毒載體

在環(huán)境誘導(dǎo)斷裂的基團中，二硫鍵被廣泛用于還原敏感型基因載體的構(gòu)建。顧忠偉課題組[70]最近發(fā)現(xiàn)二硒鍵也具有很好的還原敏感特性，可用于交聯(lián)低分子量的聚乙烯亞胺，交聯(lián)產(chǎn)物在B16F10與Hela細胞中都具有較好的基因轉(zhuǎn)染能力。該研究還發(fā)現(xiàn)二硒鍵雖具有還原敏感性，但其只能在細胞內(nèi)高濃度谷胱甘肽作用下發(fā)生降解，該特性使其更適合作為體內(nèi)長循環(huán)基因傳遞載體[71]。HA修飾含有二硫鍵的胱胺后，可作為一類還原敏感型衣殼，用于帶正電荷的DNA復(fù)合粒子的表面包覆，進而構(gòu)建新穎的仿病毒載體。利用以上思路，制備了一系列“衣殼脫落型”仿病毒基因載體，在體內(nèi)、體外均取得了很好的效果，轉(zhuǎn)染過程如圖8所示[72]。顧忠偉課題組將含有二硒鍵的降解性PEI用于仿病毒載體內(nèi)核的制備，對BALB/c裸鼠的HepG2腫瘤模型進行pEGFP, pORF-lacz與pCMV-Luc基因的轉(zhuǎn)染，結(jié)果顯示體內(nèi)轉(zhuǎn)染能力與體外實驗一樣高效[73]。并利用FRET熒光方法，比較了二硫鍵與二硒鍵在細胞內(nèi)斷裂的速度，為后續(xù)的載體設(shè)計提供了理論參考，轉(zhuǎn)染過程如圖9所示。該類仿病毒載體用于功能基因P53的運載實驗也取得了很好的效果，體內(nèi)抗腫瘤效果顯著[74]。

圖8　三元復(fù)合物(DPS)基因轉(zhuǎn)染示意圖[72]Fig.8　Schematic representation of coated ternary complexes(DPS)complexes for gene delivery[72]

圖9　DOS三元復(fù)合物用于基因轉(zhuǎn)染示意圖：(1) HA-SS-COOH復(fù)合在OEI-SeSex/DNA(DO)二元復(fù)合物上，形成三元復(fù)合物；(2)HA受體調(diào)節(jié)內(nèi)吞；(3) 還原性促使HA-SS-COOH離去；(4) 二硒鍵斷裂，DNA釋放[74]Fig.9　Schematic representation of DOS ternary polyplexes for gene delivery：(1) ternary polyplexes formation by introduction of HA-SS-COOH to OEI-SeSex/DNA(DO) binary polyplexes;(2) HA-receptor mediated endocytosis;(3) reduction-triggered deshielding of HA-SS-COOH;(4) diselenide (Se-Se) cleavage and DNA release in reductive conditions[74]

3.4基于酶敏感型衣殼的仿病毒載體

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)是一類與腫瘤發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)的蛋白水解酶，眾所周知，腫瘤細胞的侵襲程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與癌癥的生物學行為和預(yù)后密切相關(guān)。腫瘤發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的重要步驟是腫瘤細胞突破細胞外基質(zhì)及基膜，而Ⅳ型膠原為基膜的組成成分之一，Ⅳ型膠原為具有獨特螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，只有Ⅳ型膠原酶能降解Ⅳ型膠原等成分，破壞基膜的完整性。Ⅳ型膠原有兩種分子類型：分子量為72 KDa的MMP-2和92 KDa的MMP-9。在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中MMP-2作用更加重要[75]。對MMP酶敏感的基團多為多肽，如PLGLA肽、PLGVR肽[76]與GPLGVRG[77]等，在MMP酶作用下在甘氨酸(G)與亮氨酸(L)間發(fā)生斷裂。最近對MMP酶敏感的載體被用于siRNA與藥物的聯(lián)合運輸，含MMP酶敏感鍵的共聚物(PEG-pp-PEI-PE)通過自組裝的方式實現(xiàn)siRNA與藥物的共載，同時實現(xiàn)了腫瘤靶向性、高效內(nèi)吞以及藥物與siRNA協(xié)同抑制腫瘤的功能[78]。利用GPLGVRG肽連接PEG與聚天冬氨酸(PAsp)制成酶敏感材料(PEG-GPLGVRG-PAsp)，對Hela細胞進行轉(zhuǎn)染實驗。結(jié)果顯示高濃度MMP酶存在下，基因復(fù)合物具有更高的細胞內(nèi)吞效率、內(nèi)涵體逃逸能力及轉(zhuǎn)染效率[77]。用MMP酶敏感的脂質(zhì)體(PPC)包裹腺病毒(PPC-AL-Ad)，形成二元復(fù)合的“殼-核“結(jié)構(gòu)后，可增強對腫瘤細胞的轉(zhuǎn)染能力，并降低免疫原性，體內(nèi)轉(zhuǎn)染時肝毒性很低[79]。

以上幾類環(huán)境響應(yīng)型仿病毒系統(tǒng)是針對腫瘤細胞的特異性來設(shè)計的，面對不同的腫瘤細胞有時需要將多種靶向、多種環(huán)境敏感等特性整合到一個傳遞系統(tǒng)，仍存在普適性不強的缺陷。癌癥治療有時需要與化學藥物聯(lián)用，構(gòu)成協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的系統(tǒng)，“殼-核”仿病毒載體在該方面的研究還不夠廣泛與深入。

4自組裝型仿病毒載體

自組裝型仿病毒載體與“殼-核”結(jié)構(gòu)的環(huán)境響應(yīng)型仿病毒載體存在結(jié)構(gòu)與組裝順序上的差異。自組裝型仿病毒載體通過組裝基元預(yù)先自組裝后包復(fù)核酸，或在核酸誘導(dǎo)下發(fā)生組裝，形成與病毒粒徑相仿的有序結(jié)構(gòu)，進入細胞后通過載體的解組裝釋放核酸。肽類材料無論從組裝潛能、還是同源性角度出發(fā)，都具有類似天然蛋白的多種弱相互作用力。通過人工設(shè)計合成不同序列、不同分子構(gòu)造及不同分子量的多肽研究其組裝行為，可形成各種尺寸和形態(tài)的組裝體。Stupp等[80]最先報道了兩親性短肽組裝成棒狀結(jié)構(gòu)，通過二硫鍵使之進一步穩(wěn)定，該類超分子體系還具有誘導(dǎo)生物礦化的功能。特定序列肽通過弱相互作用形成二級結(jié)構(gòu)，如α螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角等；二級結(jié)構(gòu)通過親疏水作用、氫鍵、離子鍵等形成特定空間構(gòu)象的3級結(jié)構(gòu)；具有3級結(jié)構(gòu)的亞基進一步形成具有生物功能的4級結(jié)構(gòu)，包括病毒衣殼在內(nèi)的蛋白質(zhì)都具有以上組裝結(jié)構(gòu)特征。

Lee研究組[81]報道了設(shè)計合成的含β折疊序列的多肽，肽鏈上具有同siRNA作用的片段，通過親疏水作用和靜電作用與siRNA形成了具有β轉(zhuǎn)角的有序螺旋型棒狀仿病毒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了運載基因的功能，結(jié)構(gòu)及組裝過程如圖10所示。

圖10　(a)四嵌段多肽型自組裝型仿病毒載體的結(jié)構(gòu),(b)與RNA組裝后結(jié)構(gòu)示意圖,(c)多肽/RNA組裝體的SEM照片,(d)多肽/RNA組裝體的圓二色譜圖[81]Fig.10　(a) Structure of the self-assembly peptide with four segments,(b) Molecular model of the artificial virus incorpo-rating small interfering RNAs,(c) TEM image of self-assembly peptide/RNA ribbon,and (d) CD spectrum of self-assembly peptide/RNA ribbon (15 mm in PBS)[81]

Chau課題組[82]制備了含有β折疊的三嵌段多肽(含有16個氨基酸片段的多肽K3C6SPD)，利用正電荷部分與基因產(chǎn)生相互作用，疏水部分即具有β折疊的多肽部分可起到穩(wěn)定整個仿殼體的功能，親水部分使整個仿病毒在溶液中保持穩(wěn)定?？梢耘cDNA形成大小為65×47 nm大小的仿病毒載體，自組裝體呈螺旋球狀，每個片層間間隔4 nm，結(jié)構(gòu)及組裝過程如圖11所示。

圖11　含有親水端與疏水端的三嵌段多肽型自組裝型仿病毒載體的結(jié)構(gòu)(a), 與DNA形成的納米繭的TEM照片(b)及 DNA形成的納米棒的TEM照片(c)[82] Fig.11　Structure of the self-assembly peptide with cationic region and hydrophilic segment(a),TEM image of self-assembly peptide/DNA nanococoon (b),and TEM image of self-assembly peptide/DNA nanoribbon (c)[82]

顧忠偉課題組[83]利用以硅氧烷(POSS)為核的二代賴氨酸樹狀分子為組裝體，賴氨酸的外層氨基與端基為谷氨酸的聚氨基酸通過氫鍵并疏水分子協(xié)同組裝成粒徑成不同粒徑及形態(tài)的粒子，可高效轉(zhuǎn)染HEK293細胞。該類型自組裝仿病毒載體，還具有pH敏感性[84](其結(jié)構(gòu)及組裝示意圖如圖12所示)，在pH為7.4的條件下能夠保持自組裝體的形貌穩(wěn)定，而在pH為6.2的條件會迅速解體，以上結(jié)果可以作為釋放機理，闡述該類仿病毒載體高效轉(zhuǎn)染的原因。

自組裝型仿病毒載體目前報道較少,且?guī)缀鯖]有涉及到靶向性修飾，這都是自組裝型仿病毒載體需要突破的方向。

圖12　L-賴氨酸樹枝狀分子與聚L-亮氨酸自組裝成多肽球示意圖,步驟A: 在混合溶劑中多肽樹枝狀分子與線性聚多肽結(jié)合；步驟B: 在水溶液中自組裝成球狀物[83]Fig.12　Schematic illustration of the cooperative self-assembly of poly(L-lysine) dendrimers and linear poly(L-leucine) into hierarchical peptidesomes,Step A: peptide dendrimers were linked with linear polypeptides to form amphiphiles through weak interactions in cosolvent; Step B: the amphiphiles self-assembled into hierarchical peptidesomes in aqueous phase[83]

5納米顆粒作為組裝基元組構(gòu)成的仿病毒載體

納米組裝基元本身是體積較小的納米顆粒，用于模仿病毒蛋白衣殼的蛋白組裝基元。在核酸的誘導(dǎo)下，與核酸混合、雜化組裝成為球狀，并覆蓋在復(fù)合物表面成為衣殼，在結(jié)構(gòu)上類似于病毒。因為仿病毒納米組裝顆粒的粒徑均一，且組裝后復(fù)合物分散性也較為單一，因此每個組裝體包含的仿病毒納米組裝顆粒數(shù)目較為一致，與病毒衣殼中蛋白質(zhì)基元有明確的數(shù)目相對應(yīng)。與環(huán)境敏感型仿病毒系統(tǒng)及自組裝型仿病毒載體相比，在組裝模式的有序性上更加接近病毒的真實結(jié)構(gòu)，是一種高級的仿病毒模式。

在PAMAM樹枝分子上修飾熒光基團后還可制成診療一體化載體系統(tǒng)[85]。顧忠偉課題組[86]最近將賴氨酸樹狀分子一端精氨酸修飾后通過巰基連接到量子點上,其結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)染示意圖如圖13所示，形成一類新穎的生物啟發(fā)型超分子雜化樹枝狀分子(SHD)。其作為仿病毒納米顆粒組裝成仿病毒載體后，轉(zhuǎn)染效率為樹枝狀分子單體的5萬倍。與此同時，材料的毒性與血清耐受性都得到了提高，且可以通過熒光實時跟蹤復(fù)合粒子細胞內(nèi)吞、內(nèi)涵體逃逸與基因釋放等細胞內(nèi)運輸過程。體內(nèi)實驗結(jié)果進一步表明，該雜化樹枝狀分子具有很好的基因轉(zhuǎn)染能力(肌肉組織或植入的HepG2腫瘤中)。

圖13　生物啟發(fā)式雜化樹枝狀分子(SHD)自組裝及生物醫(yī)學應(yīng)用示意圖:(a)雙功能樹枝狀分子結(jié)構(gòu)圖, (b) 在量子點表面自組裝及 (c) 球狀SHD的納米結(jié)構(gòu)及在體內(nèi)、體外進行基因轉(zhuǎn)染及示蹤[86]Fig.13　Schematic illustrations for self-assembly and biomedical applications of SHDs: (a) molecular structure of the dualfunctionalized PDs, (b) self-assembly of PDs onto quantum dots via coordination interactions and (c) SHDs with hierarchical nanostructures for gene delivery and biological tracking in vitro and in vivo[86]

Monteiro課題組[87]受流感病毒啟發(fā)，設(shè)計了一種含PDMAEA/PImPAA/PBA的嵌段式自組裝聚合物，能夠形成20 nm左右的納米組裝基元，通過靜電相互作用與RNA復(fù)合后組裝成175 nm左右的仿病毒納米顆粒。該類型載體也具有pH敏感性，在pH為5.5的內(nèi)涵體中組裝體會塌陷、解組裝。此外，由于PDMAEA的降解性，自組裝體會發(fā)生表面電荷翻轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾?，釋放出siRNA。

顧忠偉課題組[88]將精氨酸、組氨酸及賴氨酸修飾殼聚糖形成了一類新穎的仿病毒基因載體，與DNA形成100 nm左右納米復(fù)合物。通過SEM觀測復(fù)合物形貌可以發(fā)現(xiàn)，其表面有直徑小于10 nm的球狀顆粒物存在，明顯小于DNA的直徑，由此可以推斷，氨基酸修飾的殼聚糖在DNA表面形成了一層類似于病毒包膜的球殼。體外、體內(nèi)轉(zhuǎn)染實驗表明，精氨酸修飾的材料轉(zhuǎn)染效果優(yōu)于PEI25 kDa。

圖14　兩親性糖納米顆粒結(jié)構(gòu)示意圖[89]Fig.14　The schematic diagram of sturctures of amphipathic Glycocluster nanoparticles [89]

Aoyama課題組[89]將杯芳烴與多糖結(jié)合在一起，制備了寬約2 nm、長約3 nm的兩親性糖納米顆粒作為組裝基元，與DNA組裝后形成直徑約54 nm的仿病毒顆粒,結(jié)構(gòu)如圖14所示，在該結(jié)構(gòu)中糖基(4-O-β-D-吡喃葡萄糖氧基-D-葡萄糖)即起到維持組裝體完整的作用，也起到入胞后促進釋放的功能。后續(xù)實驗證明，對于該類型仿病毒糖載體，胺基并非是基因釋放所必須的前提條件[27]，且結(jié)構(gòu)大小對于轉(zhuǎn)染效率的影響甚至大于細胞表面受體介導(dǎo)的作用。通過將仿病毒糖載體與量子點相結(jié)合，研究粒徑大小對內(nèi)吞的影響，發(fā)現(xiàn)細胞對該類仿病毒載體具有大小選擇性(50 nm>>15 nm>>5 nm)，對于大于100 nm的微粒進入細胞的數(shù)量非常有限[90]。該類型仿病毒載體能夠很好地轉(zhuǎn)染Hela等細胞系。該類仿病毒自組裝體的發(fā)現(xiàn)為仿病毒納米材料的開發(fā)開啟了大門。此外，Klymchenko課題組[91]將杯芳烴的親水段換成咪唑，疏水段換成長鏈烷烴，同樣實現(xiàn)了仿病毒自組裝，但粒徑偏大，為80～100 nm左右，在添加DOPE后轉(zhuǎn)染效果明顯增加。Menito課題組[92]對環(huán)糊精進行修飾，表面修飾有二乙烯三胺的衍生物同樣可與DNA組裝成螺旋狀復(fù)合物，構(gòu)成仿病毒載體，可有效運輸DNA。如在該類型載體外側(cè)修飾甘露糖，則可得到甘露糖受體靶向的仿病毒載體[93]。Renieke課題組[94]則引入PEG修飾的金剛烷，通過再次組裝在該類型仿病毒載體的外圍包裹上一層陰離子衣殼，有效提高了轉(zhuǎn)染效率。

此外，聚丙烯季鏻鹽載體也能很好地運輸siRNA，且材料能自組裝成5 nm的微球，具有模仿病毒衣殼的潛力[95]。將10 nm厚的可剝落金屬氫氧化物片層作為仿病毒納米顆粒組裝基元組裝成納米衣殼，包裹DNA后形成100 nm左右的納米粒子，其包裹與釋放DNA可由PH調(diào)控，也是一種潛在的仿病毒納米顆粒[96]。

直接利用病毒衣殼作為仿病毒納米組裝基元進行再次組裝,也是制備仿病毒載體的思路。Herrmann研究組[97]通過以雙親性DNA組裝體為模板調(diào)控豇豆褪綠斑駁病毒(Cowpea Chlorotic Mottle Virus)衣殼組裝成納米粒子，具有單分散的結(jié)構(gòu)和裝載客體分子的功能?；谔烊徊《疽職し律M裝構(gòu)建自組裝體的策略在于利用天然衣殼已有的性能，通過人工組裝調(diào)控使仿病毒衣殼的組裝體具有新的結(jié)構(gòu)特性和功能。

雖然該類型自組裝仿病毒是最接近病毒原型的仿生結(jié)構(gòu)，但在生理活性上仍與病毒存在較大差異，特別是在靶向性識別方面的報道較少，這將是研究人員努力的方向。

6結(jié)語

人工設(shè)計自組裝是以自然界中的自組裝現(xiàn)象和規(guī)律為基礎(chǔ)，實現(xiàn)特定功能的組裝行為。仿病毒自組裝體在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，隨著研究的深入，越來越多的仿病毒載體被研制出來，各種新穎的組裝機理被應(yīng)用于仿病毒自組裝，仿病毒組裝體的結(jié)構(gòu)與功能越來越接近真實病毒，因而受到化學、材料科學、生物醫(yī)學等領(lǐng)域研究者的高度關(guān)注。仿病毒衣殼自組裝體在功能方面仍有待優(yōu)化：①如何將載體的基因傳遞效率提高到病毒的級別；②如何通過化學修飾實現(xiàn)仿病毒自組裝體的選擇性靶向功能；③如何將人工智能(如pH響應(yīng)、溫度敏感等)與病毒的仿生結(jié)構(gòu)相結(jié)合實現(xiàn)特異性響應(yīng)等等。我們相信以天然病毒結(jié)構(gòu)的仿生組裝為出發(fā)點，通過人工設(shè)計構(gòu)建和功能優(yōu)化，仿病毒自組裝體在生物醫(yī)學領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究將取得突破性進展。

參考文獻References

[1]Merdan T, Kopecek J, Kissel T. Prospects for Cationic Polymers in Gene and Oligonucleotide Therapy Against Cancer[J].Advanceddrugdeliveryreviews, 2002, 54(5): 715-758.

[2]Zeng X, Sun Y X, Qu W,etal. Biotinylated Transferrin/Avidin/Biotinylated Disulfide Containing PEI Bioconjugates Mediated p53 Gene Delivery System for Tumor Targeted Transfection[J].Biomaterials, 2010, 31(17): 4 771-4 780.

[3]Yl?-Herttuala S. Endgame: Glybera Finally Recommended for Approval as The First Gene Therapy Drug in the European Union[J].MolecularTherapy，2012, 20(10): 1 831-1 832.

[4]Watts J K, Corey D R. Clinical Status of Duplex RNA[J].Bioorganic&MedicinalChemistryLetters, 2010, 20(11): 3 203-3 207.

[5]Wang Weiwei(王薇薇)，Hu Kanghong(胡康洪). RNA 藥物抗乙型肝炎病毒的研究進展[J].JournalofWuhanUniversity(NaturalScienceEdition)(武漢大學學報(理學版))，2010, 56(1): 63-68.

[6]Wu Chuanbao(吳傳保), Hao Jianyuan(郝建原), Deng Xianmo(鄧先模)etal. 陽離子聚合物基因轉(zhuǎn)染載體的研究進展[J].PolymerBulletin(高分子通報), 2007, 4: 34-46.

[7]Oh I K, Mok H, Park T G. Folate Immobilized and PEGylated Adenovirus for Retargeting to Tumor Cells[J].BioconjugateChemistry, 2006, 17(3): 721-727.

[8]Remy J S, Sirlin C, Vierling P,etal. Gene Transfer with a Series of Lipophilic DNA-Binding Molecules[J].BioconjugateChemistry, 1994, 5(6): 647-654.

[9]Kobayashi S, Nakase I, Kawabata N,etal. Cytosolic Targeting of Macromolecules Using a pH-Dependent Fusogenic Peptide in Combination with Cationic Liposomes[J].BioconjugateChemistry, 2009, 20(5): 953-959.

[10]Ahn C H, Chae S Y, Bae Y H,etal. Synthesis of Biodegradable Multi-Block Copolymers of Poly(L-Lysine) and Poly(Ethylene Glycol) as a Non-Viral Gene Carrier[J].JournalofControlledRelease, 2004, 97: 567-574.

[11]Boussif O, Lezoualc’h F, Zanta M A,etal. A Versatile Vector for Gene and Oligonucleotide Transfer into Cells in Culture and in Vivo: Polyethylenimine[J],ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesU.S.A, 1995, 92(16): 7 297-7 301.

[12]Ferruti P, Marchisio M A, Barbucci R. Synthesis, Physico-Chemical Properties and Biomedical Applications of Poly(Amidoamine)s[J].Polymer, 1985, 26: 1 336-1 348.

[13]Lynn D M, Langer R. Degradable Poly(β-amino esters): Synthesis, Characterization, and Self-Assembly wth Plasmid DNA[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety，2000, 122: 10 761-10 768.

[14]Hwang S，Bellocq N，Davis M．Effects of Structure ofα-Cyclodextrin-Containing Polymers on Gene Delivery[J].Bioconjugate.Chemistry. 2001, 12(2): 280-290．

[15]Hanou M, Florea B I, Geldof M,etal. Quaternized Chitosan Oligomers as Novel Gene Delivery Vectors in Epithelial Cell Lines[J].Biomaterials, 2002, 23: 153-159.

[16]Cherng J Y, Van de Wetering P, Talsma H,etal. Effect of Size and Serum Proteins on Transfection Efficiency of Poly ((2-Dimethylamino)Ethyl Methacrylate)-Plasmid Nanoparticles[J].PharmaceuticalResearch, 1996, 13: 1 038-1 042.

[17]Li Shuo(李碩), Yu Lan(俞蘭), Li Fangzhen(李方珍),etal. 含酯鍵的可降解聚合物基因載體研究進展[J].PolymerBulletin(高分子通報), 2014, 6: 40-55,

[18]Mislick K A, Baldeschwieler J D. Evidence for the Role of Proteoglycans in Cation-Mediated Gene Transfer[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesU.S.A, 1996, 93: 12 349-12 354.

[19]Kopatz I, Remy J S, Behr J P J. A Model for Non-Viral Gene Delivery: Through Syndecan Adhesion Molecules and Powered by Actin[J].Gene.Medicine, 2004, 6: 769-776.

[20]Goncalves C, Mennesson E, Fuchs R,etal. Macropinocytosis of Polyplexes and Recycling of Plasmid via the Clathrin-Dependent Pathway Impair the Transfection Efficiency of Human Hepatocarcinoma Cells[J].MolecularTherapy, 2004, 10: 373-385.

[21]Desai M P, Labhasetwar V, Walter E,etal. The Mechanism of Uptake of Biodegradable Microparticles in Caco-2 Cells is Size Dependent[J].PharmaceuticalResearch, 1997, 14: 1 568-1 573.

[22]Prabha S, Zhou W Z, Panyam J,etal. Size-Dependency of Nanoparticle-Mediated Gene Transfection: Studies with Fractionated Nanoparticles[J].InternationalJournalofPharmaceutics, 2002, 244: 105-115.

[23]Xu D, Hong J, Sheng K,etal. Preparation of Polyethyleneimine Nanogels via Photo-Fenton Reaction[J].RadiationPhysicsAndChemistry, 2007, 76: 1 606-1 611.

[24]Xu D M, Yao S D, Liu Y B,etal. Size-Dependent Properties of M-PEIs Nanogels for Gene Delivery in Cancer Cells[J].InternationalJournalofPharmaceutics, 2007, 338: 291-296.

[25]Molas M, Gomez-Valades A G, Vidal-Alabro A,etal. Receptor-Mediated Gene Transfer Vectors: Progress Towards Genetic Pharmaceuticals[J].CurrentGeneTherapy, 2003, 3: 468-485.

[26]Aoyama Y, Kanamori T, Nakai T,etal. Artificial Viruses and Their Application to Gene Delivery. Size-Controlled Gene Coating with Glycocluster Nanoparticles[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2003, 125: 3 455-3 457.

[27]Nakai T, Kanamori T, Sando S,etal. Remarkably Size-Regulated Cell Invasion by Artificial Viruses. Saccharide-Dependent Self-Aggregation of Glycoviruses and Its Consequences in Glycoviral Gene Delivery[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2003, 125: 8 465-8 475.

[28]Gao H, Shi W, Freund L B. Mechanics of Receptor-Mediated Endocytosis[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesUSA, 2005, 102: 9 469-9 474.

[29]Rensen P C N, Sliedregt L A J M, Ferns M,etal. Determination of the Upper Size Limit for Uptake and Processing of Ligands by the Asialoglycoprotein Receptor on Hepatocytes in Vitro and in Vivo[J].JournalofBiologicalChemistry, 2001, 276: 37 577-37 584.

[30]Wagner E, Cotten M, Foisner R,etal. Transferrin-Polycation-DNA Complexes: the Effect of Polycations on the Structure of the Complex and DNA Delivery to Cells[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesU.S.A, 1991, 88: 4 255-4 259.

[31]Ohkuma S, Poole B. Fluorescence Probe Measurement of the Intralysosomal pH in Living Cells and the Perturbation of pH by Various Agents[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesUSA, 1978, 75: 3 327-3 331.

[32]Kielian M C, Marsh M, Helenius A. Kinetics of Endosome Acidification Detected by Mutant and Wild-Type Semliki Forest Virus[J].EMBOJournal, 1986, 5: 3 103-3 109.

[33]De Duve C, De Barsy T, Poole B.etal. Lysosomotropic Agents[J].BiochemicalPharmacology, 1974, 23: 2 495-2 531.

[34]Wagner E. Application of Membrane-Active Peptides for Nonviral Gene Delivery[J].AdvancedDrugDeliveryReviews, 1999, 38: 279-289.

[35]Behr J P.A Trick to Enter Cells the Viruses Did Not Exploit[J].Chimia, 1997, 51: 34-36.

[36]Dowty M E, Williams P, Zhang G,etal. Plasmid DNA Entry into Postmitotic Nuclei of Primary Rat Myotubes[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesUSA, 1995, 92: 4 572-4 576.

[37]Luby-Phelps K, Castle P E, Taylor D L,etal. Hindered Diffusion of Inert Tracer Particles in the Cytoplasm of Mouse 3T3 Cells[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesUSA, 1987, 84: 4 910-4 913.

[38]Leopold P L, Kreitzer G, Miyazawa N,etal. Dynein-and Microtubule-Mediated Translocation of Adenovirus Serotype Occurs after Endosomal Lysis[J].GeneTherapy, 2000, 11: 151-165.

[39]Sodeik B, Ebersold M W, Helenius A. Microtubule-Mediated Transport of Incoming Herpes Simplex Virus 1 Capsids to the Nucleus[J].JournalofCellBiology, 1997, 136: 1 007-1 021.

[40]Lechardeur D, Sohn K J, Haardt M,etal. Metabolic Instability of Plasmid DNA in the Cytosol: a Potential Barrier to Gene Transfer[J].GeneTherapy, 1999, 6: 482-497.

[41]Bonner W M J. Protein Migration into Nuclei. I. Frog Oocyte Nuclei in Vivo Accumulate Microinjected Histones, Allow Entry to Small Proteins, and Exclude Large Proteins[J].CellBiology, 1975, 64: 421-30.

[42]Featherstone C, Darby M K, Gerace L A. Monoclonal Antibody Against the Nuclear Pore Complex Inhibits Nucleocytoplasmic Transport of Protein and RNA in Vivo[J].JournalofCellBiology, 1988, 107: 1 289-1 297.

[43]Wilke M, Fortunati E, Van Den Broek M,etal. Efficacy of a Peptide-Based Gene Delivery System Depends on Mitotic Activity[J].GeneTherapy, 1996, 3: 1 133-1 142.

[44]Pouton C W, Seymour L W. Key Issues in Non-Viral Gene Delivery[J].AdvancedDrugDeliveryReviews, 2001, 46: 187-203.

[45]Ogris M, Brunner S, Schuller S,etal. PEGylated DNA /Transferrin-PEI-Complexes-: Reduced Interaction with Blood Components Extended Circulation in Blood[J].GeneTherapy, 1999, 6: 595-605.

[46]Dash P R, Read M L, Barrett L B,etal. Factors Affecting Blood Clearance and in Vivo Distribution of Polyelectrolyte Complexes for Gene Delivery[J].GeneTherapy, 1999, 6: 643-650.

[47]Debbage P, Thurner G C. Nanomedicine Faces Barriers[J].Pharmaceuticals, 2010, 3: 3 371-3 416.

[48]Kuo Y C, Yu H W. Transport of Saquinavir Across Human Brain-Microvascular Endothelial Cells by Poly(Lactide-co-Glycolide) Nanoparticles with Surface Poly-(γ-Glutamic Acid) [J].InternationalJournalofPharmaceutics, 2011, 416: 365-375.

[49]Lejardi A, Etxeberria A, Meaurio E,etal. Novel Poly(Vinyl Alcohol)-g-Poly(Hydroxy Acid) Copolymers: Synthesis and Characterization[J].Polymer, 2012, 53: 50-59.

[50]Bui L, Abbou S, Ibarboure E,etal. Encapsidation of RNA-Polyelectrolyte Complexes with Amphiphilic Block Copolymers: Toward a New Self-Assembly Route[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2012,134: 20 189-20 196.

[51]Jeon S Y, Park J S, Yang H N,etal. Co-Delivery of Cbfa-1-Targeting siRNA and SOX9 Protein Using PLGA Nanoparticles to Induce Chondrogenesis of Human Mesenchymal Stem Cells[J].Biomaterials, 2014, 35: 8 236-8 248.

[52]Lee H, Jeong J H, Park T G. A New Gene Delivery Formulation of Polyethylenimine/DNA Complexes Coated with PEG Conjugated Fusogenic Peptide[J].JournalofControlledRelease, 2001, 76(1-2): 183-192.

[53]Gao L Y, Liu X Y, Chen C J,etal. Core-Shell Type Lipid/rPAA-Chol Polymer Hybrid Nanoparticles for in Vivo siRNA Delivery[J].Biomaterials, 2014, 35: 2 066-2 078.

[54]Pittella F,Zhang M Z,Lee Y,etal. Enhanced Endosomal Escape of siRNA-Incorporating Hybrid Nanoparticles from Calcium Phosphate and PEG-Block Charge-Conversional Polymer for Effcient Gene[J].Biomaterials, 2011, 32: 3 106-3 114.

[55]Hinrichs W，Schuurmans-Nieuwenbroek N，Van De Wetering P，etal. Thermosensitive Polymers as Carriers for DNA Delivery[J].JournalofControlledRelease，1999, 60: 249-259.

[56]Ediriwickrema A, Zhou J, Deng Y,etal. Multi-Layered Nanoparticles for Combination Gene and Drug Delivery to Tumors[J].Biomaterials, 2014, 35: 9 343-9 354.

[57]Peng L H，Niu J，Zhang C Z，etal. TAT Conjugated Cationic Noble Metal Nanoparticles for Gene Delivery to Epidermal Stem Cells[J].Biomaterials, 2014, 35: 5 605-5 618.

[58]Tripathi S K, Goyal R, Ansari K M,etal. Polyglutamic Acid-Based Nanocomposites as Efficient Non-Viral Gene Carriers in Vitro and in Vivo [J].EuropeanJournalofPharmaceuticsandBiopharmaceutics, 2011, 79: 473-484.

[59]Peng S F, Tseng M T, Ho Y C,etal. Mechanisms of Cellular Uptake and Intracellular Traffcking with Chitosan/DNA/Poly(g-Glutamic Acid) Complexes as a Gene Delivery Vector[J].Biomaterials, 2011, 32: 239-248.

[60]Guo S T, Huang Y Y, Zhang W D,etal. Ternary Complexes of Amphiphilic Polycaprolactone-Graft-Poly (N,N-Dimethylaminoethyl Methacrylate), DNA and Polyglutamic Acid-Graft-Poly(Ethylene glycol) for Gene Delivery[J].Biomaterials, 2011, 32: 4 283-4 292.

[61]Li H M, Sun X, Zhao D,etal. A Cell-Specific Poly(Ethylene Glycol) Derivative with a Wheat-Like Structure for Efficient Gene Delivery[J].MolecularPhamarceutics, 2012, 9: 2 974-2 985.

[62]Zeng X，Sun Y X，Qu W，etal. Biotinylated Transferrin/Avidin/Biotinylated Disulfide Containing PEI Bioconjugates Mediated p53 Gene Delivery System for Tumor Targeted Transfection[J].Biomaterials，2010, 31：4 771-4 780.

[63]Sakaguchi N, Kojima C, Harada A,etal. Effect of Transferrin As a Ligand of pH-Sensitive Fusogenic Liposome-Lipoplex Hybrid Complexes[J].BioconjugateChemistry. 2008, 19: 1 588-1 595.

[64]Assmann V, Kern H F, Elsasser H P. Differential Expression of the Hyaluronan Receptors CD44 and RHAMM in Human Pancreatic Cancer Cells[J].ClinicalCancerResearch. 1996, 2: 1 607-1 618.

[65]Kim E J, Shim G, Kim K,etal. Hyaluronic Acid Complexed to Biodegradable Poly L-Arginine for Targeted Delivery of siRNAs[J],JournalofGeneMedicine, 2009, 11: 791-803.

[66]Park K, Hong S W, Hur W,etal. Target Specifc Systemic Delivery of TGF-Beta siRNA/(PEI-SS)-g-HA Complex for the Treatment of Liver Cirrhosis[J].Biomaterials, 2011, 32: 4 951-4 958.

[67]Choi K Y, Chung H, Min K H,etal. Self-Assembled Hyaluronic acid Nanoparticles for Active Tumor Targeting[J].Biomaterials,2010, 31: 106-114.

[68]Liu Y Y, Wang Y, Zhang C,etal. Core-Shell Nanoparticles Based on Pullulan and Poly(β-Amino) Ester for Hepatoma-Targeted Codelivery of Gene and Chemotherapy Agent[J].ACSApplMaterInterfaces,2014, 6：18 712-18 720.

[69]Yang X. Z, Du J. Z, Dou S,etal. Sheddable Ternary Nanoparticles for Tumor Acidity-Targeted siRNA Delivery [J].ACSnano, 2012, 6(1): 771-781.

[70]Cheng G，He Y，Xie L，etal. Development of a Reduction-Sensitive Diselenide-Conjugated Oligoethylenimine Nanoparticulate System as a Gene Carrier[J].InternationalJournalofNanomedicine，2012(7): 3 991-4 006.

[71]Yue D，Cheng G，He Y，etal. Influence of Reduction-Sensitive Diselenide Bonds and Disulfide Bonds on Oligoethylenimine Conjugates for Gene Delivery[J].JournalofMaterialsChemistryB, 2014, 2(41): 7 210-7 221.

[72]He Y，Cheng G，Xie L，etal. Polyethyleneimine/DNA Polyplexes With Reduction-Sensitive Hyaluronic Acid Derivatives Shielding for Targeted Gene Delivery[J].Biomaterials，2013, 34(4): 1 235-1 245.

[73]He Y，Nie Y，Cheng G，etal. Viral Mimicking Ternary Polyplexes: A Reduction‐Controlled Hierarchical Unpacking Vector for Gene Delivery[J].AdvancedMaterials，2014，26(10)：1 534-1 540.

[74]He Y，Nie Y，Xie L，etal. p53 Mediated Apoptosis by Reduction Sensitive Shielding Ternary Complexes Based on Disulfide Linked PEI Ternary Complexes[J].Biomaterials，2014, 35(5): 1 657-1 666.

[75]Song Nan(宋南)，Yang Lin(楊林). 基質(zhì)金屬蛋白酶-2的研究進展[J].ClinicalRationalDrugUse(臨床合理用藥), 2012, 5(2): 152-153.

[76]Zhang J, Yuan Z, Wang Y,etal. Multifunctional Envelope-Type Mesoporous Silica Nanoparticles for Tumor-Triggered Targeting Drug Delivery[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2013, 135: 5 068-5 073.

[77]Li J, Ge Z, Liu S. PEG-Sheddable Polyplex Micelles as Smart Gene Carriers Based on MMP-Cleavable Peptide-Linked Block Copolymers[J].ChemicalCommunication, 2013, 49: 6 974-6 976.

[78]Zhu L, Perche F, Wang T,etal. Matrix Metalloproteinase 2-Sensitive Multifunctional Polymeric Micelles for Tumor-Specific co-Delivery of siRNA and Hydrophobic Drugs[J].Biomaterials, 2014, 35(13)：4 213-4 222.

[79]Wan Y, Han J, Fan G,etal. Enzyme-Responsive Liposomes Modified Adenoviral Vectors for Enhanced Tumor Cell Transduction and Reduced Immunogenicity[J].Biomaterials，2013,34: 3 020-3 030.

[80]Hartgerink J D, Beniash E, Stupp S I. Self-Assembly and Mineralization of Peptide-Amphiphile Nanofibers[J].Science, 2001, 294: 1 684-1 688.

[81]Lim Y B, Lee E J, Yoon Y R,etal. Filamentous Artificial Virus from a Self-Assembled Discrete Nanoribbon[J].AngewandteChemieInternationalEdition, 2008, 47(24): 4 25-4 528.

[82]Ni R, Chau Y. Structural Mimics of Viruses Through Peptide/DNA Co-Assembly[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2014, 136: 17 902-17 905.

[83]Xu X, Yuan H, Chang J,etal. Cooperative Hierarchical Self-Assembly of Peptide Dendrimers and Linear Polypeptides into Nanoarchitectures Mimicking Viral Capsids[J].AngewandteChemieInternationalEdition, 2012, 51(13): 3 130-3 133.

[84]Xu X, Li Y, Li H,etal. Smart Nanovehicles Based on pH-Triggered Disassembly of Supramolecular Peptide-Amphiphiles for Efficient Intracellular Drug Delivery[J].Small, 2014, 10(6): 1 133-1 140.

[85]Ke W, Shao K, Huang R,etal. Gene Delivery Targeted to the Brain Using an Angiopep-Conjugated Polyethyleneglycol-Modified Polyamidoamine Dendrimer[J].Bimaterials, 2009, 30: 6 976-6 985.

[86]Xu X, Jian Y, Li Y,etal. Bio-Inspired Supramolecular Hybrid Dendrimers Self-Assembled from Low-Generation Peptide Dendrons for Highly Efficient Gene Delivery and Biological Tracking[J].ACSnano, 2014, 8(9): 9 55-9 264.

[87]Gu W, Jia Z, Truong N P,etal. Polymer Nanocarrier System for Endosome Escape and Timed Release of siRNA with Complete Gene Silencing and Cell Death in Caner Cells[J].Biomacromolecules, 2013, 14: 3 386-3 389.

[88]Chang J, Xu X, Li H,etal. Components Simulation of Viral Envelope via Amino Acid Modified Chitosans for Efficient Nucleic Acid Delivery: in Vitro and in Vivo Study[J].AdvancedFunctionalMaterials, 2013, 23: 2 691-2 699.

[89]Aoyama Y, Kanamori T, Nakai T,etal.Artificial Viruses and Their Application to Gene Delivery. Size-Controlled Gene Coating with Glycocluster Nanoparticles[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2003,125: 3 455-3 457.

[90]Osaki F, Kanamori T, Sando S,etal. A Quantum Dot Conjugated Sugar Ball and Its Cellular Uptake. On the Size Effects of Endocytosis in the Subviral Region[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2004, 126: 6 520-6 521.

[91]Rodik R V, Klymchenko A S, Jain N,etal.Virus-Sized DNA Nanoparticles for Gene Delivery Based on Micelles of Cationic Calixarenes[J].Chemistry-AEuropeanJournal. 2011, 17, 5 526-5 538.

[92]Díaz-Moscoso A, Gourriérc L L, Gómez-García M,etal. Polycationic Amphiphilic Cyclodextrins for Gene Delivery: Synthesis and Effect of Structural Modifications on Plasmid DNA Complex Stability, Cytotoxicity, and Gene Expression[J].Chemistry-AEuropeanJournal. 2009, 15: 12 871-12 888.

[93]Díaz-Moscoso A, Guilloteau N, Bienvenu C,etal. Mannosyl-Coated Nanocomplexes from Amphiphilic Cyclodextrins and pDNA for Site-Specific Gene Delivery[J].Bimaterials, 2011, 32: 7 263-7 273.

[94]Buckwalter D J, Sizovs A, Ingle N P,etal. MAG Versus PEG: Incorporating a Poly(MAG) Layer to Promote Colloidal Stability of Nucleic Acid/“Click Cluster”Complexes[J].ACSMacroLetters, 2012, 1: 609-613.

[95]Ornelas-Megiatto C，Wich P R，F(xiàn)rechet J M,etal. Polyphosphonium Polymers for siRNA Delivery：an Efficient and Nontoxic Alternative to Polyammonium Carriers[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2012, 134: 1 902-1 905.

[96]Park D H, Kim J E, Oh J M,etal. DNA Core@Inorganic Shell[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2010, 132, 16 735-16 736

[97]Kwak M, Minten I J, Musser A J,etal. Virus-like Particles Templated by DNA Micelles: A General Method for Loading Virus Nanocarriers[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 2010, 132: 7 834-7 835.

(編輯蓋少飛王方)

LI Shuo1,2，CAI Xiaojun1，LI Gan3，GU Zhongwei1

(1.National Engineering Research Center for Biomaterials, Sichuan Universtiy，Chengdu 610064,China)

(2.School of Chemical Engineering, Chongqing Universty of Technology, Chongqing 400054,China)

(3. Workover & Completion Research Center, Research Institution of Petroleum Engineering,

SINOPEC Shengli Oilfield Company, Dongying 257000,China)

Abstract：Gene therapy, as a promising therapeutics to treat genetic or acquired diseases, has received significant attention in the past several decades due to its advantages over traditional therapies. And successful gene therapy was based on high-performance delivery system. Meanwhile, the delivery efficiencies of non-virus gene carriers were lower than that of virus. However, virus-mimic carrier constructed by self-assembly could enhance the delivery efficiency and biocompatibility, and provide effective strategy and method for gene therapy. The aim of virus-mimic carrier is to simulate the gene encapsulation and delivery model of virus by protein capsid. Further more, there are three mimic models： the first was the environmental-stimulus responsive “shell-core” structure virus-mimic carrier, the second was self-assembly virus-mimic carrier, and the third was virus-mimic carrier constructed by nano particles. In this paper, the recent progress of various virus-mimic gene carrier systems was summarized and commented.

Key words：self-assembly; virus-mimic carrier; gene therapy ; peptide dendrimer; virus-mimic shell

中圖分類號：R346

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3962(2015)03-0177-14

DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.03.01

通訊作者：顧忠偉，男,1949年生，教授，博士生導(dǎo)師，Email:zwgu@scu.edu.cn

基金項目：重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計劃(cstc2013jcyjA50012)；重慶市教委科學技術(shù)研究項目(KJ130820)；重慶理工大學科研啟動基金(2012ZD24)；四川省科技廳支撐計劃項目(2013FZ0003)；中國博士后面上項目(2014M562326,2014M552359)

收稿日期：2015-03-02