层层自组装纳米粒作为非病毒基因载体

基因治疗的效果严重依赖于基因载体。与传统包封技术相比,在自组装技术基础上发展起来的以DNA为聚阴离子,与荷正电的高分子材料在溶液中形成纳米粒的方法,已成为目前最重要的非病毒基因载体制备手段,具有良好的应用前景。采用层层自组装(layer-by-layer assembly,LbL)技术可提高基因装载率,其优势还在于纳米粒表面性质的可控性:在温和的条件下实现多种材料在载体表面的固定,实现载体多功能化等。本文将对近年来国内外有关层层自组装纳米粒作为非病毒基因载体的研究进展以及本课题组在此方向的研究进行简要综述。     

非病毒基因治疗的研究进展

非病毒基因治疗是相对于病毒性基因治疗而言,指采用非病毒的载体进行的基因治疗。非病毒的基因载体比病毒性基因载体具有高安全性、低免疫原性及易于生产的特点。本文就非病毒基因治疗所采用的主要方法、面蜂的主要问题及发展方向作一概括的介绍。随着人类对疾病发病分子机制的深入研究及人类基因组计划的实施,非病毒基因治疗将在人类疾病的治疗中发挥重要作用。     

一种新的非病毒基因转移载体及其体外细胞转染活性研究

目的：用低分子量的聚乙亚胺(PEI)有效地进行基因转染,为基因转染在基因治疗中的应用提供一种可靠、廉价、高效的方法。方法：将带有绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的真核表达质粒与阳离子聚合物聚乙亚胺(PEI)结合,用肝癌细胞系SMMC7721实验,研究PEI分子量与转染活性以及可能引起的细胞毒性之间的关系;进一步研究在血清存在的情况下,PEG(聚乙二醇8000)、叶酸等物质对PEI介导的转染效率的影响。结果：分子量为600Da的PEI在pH值为6．0时与质粒DNA以1：1的质量比混合,细胞转染效率最高为43．6 /-7．3％,随着分子量的增大,转染活性略有下降;进一步研究发现,在血清存在下,20μM的叶酸和15％的PEG能有效地改善PEI介导的转染活性,使其转染活性提高了13％;用光学相差显微镜检测了PEI潜在的细胞毒性,结果发现分子量为600Da的PEI没有使细胞形态改变或死亡,但是随着分子量的增大,PEI潜在的细胞毒性也相应增大。结论：PEI是一种高效、有用的非病毒载体,能够在培养的哺乳动物细胞中进行基因转移,这对疾病的基因治疗具有潜在的应用价值。     

交联聚乙烯亚胺衍生物的构建及其转染COS-7 细胞的研究

目的:优化构建交联聚乙烯亚胺(Polyethylenemine,PEI)衍生物PEI-Bu,研究其对非洲绿猴肾成纤维细胞系(COS-7)的转染活性和细胞毒性。方法:以PEI 800Da为骨架,1,4-丁二醇二氯甲酸酯为连接剂制备聚合物PEI-Bu,琼脂糖凝胶电泳考察其复合质粒DNA的能力,MTT法检测PEI-Bu对COS-7的毒性,以荧光素酶质粒作为报告基因,测定PEI-Bu/DNA复合物在COS-7细胞的转染活性。结果:凝胶电泳表明PEI-Bu/DNA在质量比大于1时即具有复合DNA的能力,PEI-Bu的细胞毒性随浓度增大而增大,在同一浓度下PEI-Bu的细胞毒性小于PEI 25kDa,(P<0.05),PEI-Bu/DNA在质量比为5时达到最高转染活性,高于PEI 25kDa(P<0.01),并与Lipofectamine2000相当(P>0.05)。结论:PEI-Bu在COS-7细胞中是一种低细胞毒性、高转染活性的非病毒基因载体(与商业化的PEI 25kDa比较),其在基因治疗领域中具有潜在的应用前景。     

β-环糊精及其衍生物在生物制药领域中的应用

β-环糊精及其衍生物近年来一直是人们研究的热点,研究人员尝试将其应用到制药、食品、化工和农业等领域。本介绍了β-环糊精及其衍生物的结构和理化性质,并综述了它们在生物制药领域中的应用,重点介绍了在生物药物制剂方面的进展。     

阳离子聚合物在非病毒基因转染中的研究进展

基因治疗为治疗先天性遗传疾病和严重后天获得性疾病提供了一条新途径.目前,基因载体分为两类:病毒载体和非病毒载体.病毒载体转染效率高,但由于某些病毒载体存在免疫原性、致癌性、宿主DNA插入整合等缺点,从而限制了它们的应用.非病毒载体具有价格低、制备简单、安全有效、无免疫原性等优点,成为基因载体研究的热点.阳离子多聚物是非病毒载体的典型代表.文中综述近年来阳离子多聚物作为基因载体的研究现状和进展,重点介绍了阳离子多聚物基因载体的分类和与DNA的相互作用和传递机制.     

壳聚糖及其衍生物作为药物载体研究进展

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的衍生物,是自然界中唯一的碱性多糖.壳聚糖及其衍生物是一类资源丰富、可生物降解的天然聚合物,具有生物相容性、高电荷密度、无毒性和粘膜粘附性,广泛应用于生物医学和药物制剂领域.壳聚糖作为药物载体可以控制药物释放、提高药物疗效、降低药物毒副作用,可以提高疏水性药物对细胞膜的通透性和药物稳定性及改变给药途径,还可以加强制刑的靶向给药能力.本文分别从壳聚糖及其衍生物在大分子药物载体、缓控释系统及不同部位给药系统中的应用进行了综述,以说明壳聚糖及其衍生物是一种优良的药物传递载体和新型药用辅料.     

新型可降解PEI衍生物的表征及其在Brl-3A细胞中的毒性和转染研究

目的:对新型可降解高分子进行表征,研究其在Brl-3A细胞中的毒性和转染效率,以及连接剂比例对以上方面的影响。方法:通过化学方法合成不同比例PEI-Tr高分子,考察其包裹质粒DNA形成纳米颗粒的粒径和电位,以CCK-8方法考察Brl-3A细胞中的细胞毒性,以荧光素酶质粒为报告基因考察Brl-3A细胞中的转染效率。结果:PEI-Tr材料能形成200 nm以下带20 mV左右正电荷的纳米颗粒,具有较好的细胞内吞能力和溶液稳定性,细胞毒性实验证明,随着浓度增加PEI-Tr材料显示了远低于PEI-25kDa的细胞毒性,细胞转染实验表明其拥有高效输送质粒的能力。结论:PEI-Tr是一种高效低毒的可降解聚阳离子载体,在基因输送领域有很大的潜力;连接剂的比例在聚阳离子功能中起到重要作用。     

非病毒性载体在肝脏疾病基因治疗中的研究进展

基因治疗肝脏疾病的新策略已引起高度关注,在肝病的基因治疗中,最关键的是如何将治疗基因特异性地导入肝细胞中并适当表达.在过去的二十多年里,受体介导的基因给药系统广泛用于肝靶向基因递送,但一些非病毒载体的基因传递效率不高.本文综述了目前最常用的非病毒载体,包括其理化性质、优点和局限性,基因递送作用机理以及修饰后在肝靶向基因治疗中的应用,并综述了在肝细胞基因传递中常用的电穿孔技术和流体力学注射法等物理方法以及如何实现其最优化的转染率.     

壳聚糖作为基因药物载体的研究进展

以壳聚糖及其衍生物作为基因的载体的转染效率受到许多因素的影响, 如复合物粒子大小、壳聚糖/DNA的比值、壳聚糖的分子量、脱乙酰度、转染过程中血清的浓度、介质的pH值等。对壳聚糖进行一定程度的修饰, 可以改变壳聚糖的转染效率。介绍了壳聚糖作为基因转移载体的转染条件, 转染效率和转染机制的研究情况及研究进展。     

细胞穿透肽:一种新型非病毒载体

细胞膜的选择通透性对维持细胞内环境的稳定起着非常重要的作用,但细胞膜的这种特性限制了一些生物大分子和药物进入细胞内,不利于对一些细胞内疾病的诊断和药物靶向治疗的应用。如何将一些具有诊断和治疗潜力的生物大分子、药物通过细胞膜进入细胞内一直是医学界研究的热点和难点。细胞穿透肽是一类能够携带多肽、蛋白质、核酸、纳米颗粒、病毒颗粒及药物等穿过细胞膜进入细胞,导致完整载物内化的短肽,为生物大分子和药物进入细胞内部提供了有力的运载工具,其作为载体具有的高转导效率和低毒性特点,已经得到了广泛关注和大量研究。目前,细胞穿透肽作为生物分子和药物细胞内化的运载体已经在荧光成像,肿瘤治疗,抗炎治疗及药物靶向治疗中发挥了潜在的诊断和治疗作用,显示出其诱人的应用前景。     

杆状病毒作为基因治疗载体的研究进展

杆状病毒是昆虫专一性的病原病毒.近来的研究表明杆状病毒能进入哺乳动物细胞, 但病毒自身不能在哺乳动物细胞中复制, 感染也不引起细胞病变.另外,已经证明杆状病毒能在体外或体内高效地转导许多类型哺乳动物细胞,并且能得到固定表达细胞系,显示了杆状病毒作为基因治疗载体有着良好的应用前景.综述了该领域的最新研究进展并探讨了其发展趋势.     

Evaluation of Efficiency of Modified Polypropylenimine (PPI) with Alkyl Chains as Non-viral Vectors Used in Co-delivery of Doxorubicin and TRAIL Plasmid

In this study, co-delivery system was achieved via plasmid encoding TNF related apoptosis inducing ligand (pTRAIL) and doxorubicin (DOX) using carrier based on polypropylenimine (PPI) modified with 10-bromodecanoic acid. Incorporation of alkylcarboxylate chain to PPIs (G4 and G5) could improve transfection efficiency via overcoming the plasma membrane barrier of the cells and decrease cytotoxicity of PPI. Characterization of fabricated NPs revealed that PPI G5 in which 30% of primary amines were substituted by alkyl carboxylate chain (PPI G5-Alkyl 30%) has higher drug loading as compared to the other formulations. PPI G5-Alkyl 30% indicated a decreased drug release may be due to alkyl chains on the surface of PPI, which serve as an additional hindrance for drug diffusion. In vitro cytotoxicity experiments demonstrated that co-delivery system induced apoptosis of tumor cells more efficiently than each of delivery system alone. Furthermore, these results revealed that our combined delivery platform of pTRAIL and DOX using Alkyl-modified PPI G5 can significantly improve the anti-tumor activity and this strategy might develop a new therapeutic window for cancer treatment.     

植原体免疫主导膜蛋白Imp基因原核表达载体构建及表达

旨在构建植原体免疫主导膜蛋白Imp基因原核表达载体,并进行初步表达。以重组克隆质粒pMD18-T-Imp为模板,PCR扩增Imp基因片段。构建表达载体pET-28a(+)-Imp,转化宿主菌E.coliBL21(DE3)。筛选阳性克隆,提取重组质粒作PCR鉴定、酶切鉴定及IPTG诱导表达鉴定。PCR及双酶切结果显示,重组质粒pET-28a(+)-Imp构建成功。经IPTG诱导BL21(pET-28a(+)-Imp)表达约20 kD的蛋白,与预期的携带6×His-Tag的目的蛋白(19.5 kD)大小相符,主要以包涵体形式存在。结果显示,构建的表达载体pET-28a(+)-Imp在E.coliBL21(DE3)中能够达一定量表达,为进一步纯化Imp蛋白奠定基础。     

转位肽和转位蛋白在非病毒基因转移中的应用

利用非病毒载体转运目的基因时，转位肽和转位蛋白能够促进外源DNA通过内吞体膜屏障，实现高效的基因转移。转位结构域存在于一些病毒蛋白、毒素蛋白和合成肤中。     

Chitosan-Graft-Polyethylenimine/DNA Nanoparticles as Novel Non-Viral Gene Delivery Vectors Targeting Osteoarthritis

The development of safe and efficient gene carriers is the key to the clinical success of gene therapy. The present study was designed to develop and evaluate the chitosan-graft-polyethylenimine (CP)/DNA nanoparticles as novel non-viral gene vectors for gene therapy of osteoarthritis. The CP/DNA nanoparticles were produced through a complex coacervation of the cationic polymers with pEGFP after grafting chitosan (CS) with a low molecular weight (Mw) PEI (Mw = 1.8 kDa). Particle size and zeta potential were related to the weight ratio of CP:DNA, where decreases in nanoparticle size and increases in surface charge were observed as CP content increased. The buffering capacity of CP was significantly greater than that of CS. The transfection efficiency of CP/DNA nanoparticles was similar with that of the Lipofectamine™ 2000, and significantly higher than that of CS/DNA and PEI (25 kDa)/DNA nanoparticles. The transfection efficiency of the CP/DNA nanoparticles was dependent on the weight ratio of CP:DNA (w/w). The average cell viability after the treatment with CP/DNA nanoparticles was over 90% in both chondrocytes and synoviocytes, which was much higher than that of PEI (25 kDa)/DNA nanoparticles. The CP copolymers efficiently carried the pDNA inside chondrocytes and synoviocytes, and the pDNA was detected entering into nucleus. These results suggest that CP/DNA nanoparticles with improved transfection efficiency and low cytotoxicity might be a safe and efficient non-viral vector for gene delivery to both chondrocytes and synoviocytes.     

以木糖异构酶基因xylA为选择标记的Gateway系统植物表达载体的构建

目的:构建以木糖异构酶基因xylA为筛选标记的无抗生素标记Gateway系统植物表达载体。方法:克隆大肠杆菌木糖异构酶基因xylA并用其替换植物表达载体pCAMBIA1301中的hpt基因,利用载体中的多克隆位点将Gateway Binary Vector(pH7WG2D)中酶切位点XbaⅠ和HindⅢ之间包括P35S、T35S、attR1、attR2和CmR-ccdB的片段重组入表达载体pCAMBIA1301中,构建表达载体pCAMBIA1301-xylA-GW,利用含有津田芜菁HY5基因片段的BP反应产物与载体进行LR反应,获得含有目的基因的植物表达载体pCAMBIA1301-xylA-HY5,并导入根癌农杆菌LBA4404中。结果:抗生素筛选及酶切和PCR鉴定表明成功构建了以xylA为筛选标记的无抗生素标记植物表达载体pCAMBIA1301-xylA-HY5。结论:利用木糖异构酶基因xylA结合Gateway克隆技术构建无抗生素标记植物表达载体,可简化、方便植物转基因表达载体构建。