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基因治疗在人类严重疾病治疗中具有重大的潜力和应用前景,其中通过siRNA(small interfering RNA)诱导RNAi(RNA interfering)来抑制mRNA表达是治疗肿瘤的一种新的途径途径。但是siRNA在体内使用时存在稳定性差、转染效率低的问题,因此siRNA在体内使用时需要一种有效的基因载体系统。本研究开发NGR多肽修饰的脂质-聚乙烯亚胺(BPEI)-siRNA复合物(NGR-Lipo/BPEI/siRNA)作为非病毒基因载体,主要包括以下内容:
以单因素实验法优化BPEI/siRNA压缩体的制备方法。结果表明:N/P=3时,压缩体对siRNA的包封完全;随着N/P的增加,压缩体粒径减小;缓冲液的类型对压缩体的性质有较大的影响,在20mM HEPES中能形成稳定的压缩体;siRNA的浓度在0.1μM~0.5μM之间时,压缩体的粒径随着siRNA浓度的增加而降低;siRNA的浓度在0.5μM~1.5μM之间时,压缩体的粒径随着siRNA浓度的增加而增加。根据单因素试验结果,压缩体制备最佳条件为:20mMHEPES(pH7.40)、N/P=10、CsiRNA=1μM,所得压缩体粒径在150nm左右、电位在30mV左右、siRNA的包封率高、稳定性较好。
以逆向蒸发法制备脂质体,包载BPEI/siRNA形成Lipo/BPEI/siRNA,考察其包封率。采用正交实验法优化Lipo/BPEI/siRNA的制备条件:磷脂:胆固醇(W/W)=2:1、油:水(V/V)=4:1、探超功率200w;利用NGR多肽中巯基与Lipo/BPEI/siRNA表面的马来酰亚胺基团发生加成反应,对Lipo/BPEI/siRNA进行靶向修饰。结果显示:NGR多肽能有效连接在Lipo/BPEI/siRNA的表面,NGR-Lipo/BPEI/siRNA粒径在120nm左右、电位在-20mV左右,siRNA包封率高,在含血清的培养基中放置6h,粒径没有显著变化。
非病毒载体系统在水溶液中稳定性差,因此宜将其制备成冻干粉保存。单因素实验法优化冻干保护剂的浓度和种类,选择1.5%蔗糖和1.5%海藻糖联合使用。制备的NGR-Lipo/BPEI/siRNA冻干粉外观较好,粒径、电位变化较小,siRNA包封率高,4℃放置三个月,稳定性良好。
体外细胞增殖抑制实验考察NGR-Lipo/BPEI/siRNA对MCF-7细胞增殖抑制,结果显示:抑制率具有浓度和时间依赖性,抑制率随着siRNA浓度的增加、作用时间的延长而增加;体外细胞摄取实验和流式细胞检测法考察体外MCF-7细胞对NGR-Lipo/BPEI/siRNA的摄取,结果显示:相对于siRNA,MCF-7细胞均能摄取NGR-Lipo/BPEI/siRNA、Lipo/BPEI/siRNA和BPEI/siRNA,且NGR-Lipo/BPEI/siRNA具有更高的转染效率;RT-PCR考察NGR-Lipo/BPEI/siRNA对Bmi-1 mRNA表达的影响,结果显示:NGR-Lipo/BPEI/siRNA能有效降低MCF-7细胞中Bmi-1基因mRNA的表达。
NGR-Lipo/BPEI/siRNA的制备方法简单,能有效保护siRNA、能在含血清的培养基中稳定存在,制成冻干粉后性质稳定;在体外能被MCF-7细胞摄取并抑制其增殖,降低MCF-7细胞中Bmi-1mRNA的表达。该复合物综合了阳离子复合物和阴离子脂质体的优点、克服了两者的缺点,相信在基因治疗中将会有很好的发展潜力。