开题报告内容:
1.背景与设计思路
基因疗法是一种与传统医学疗法大相径庭的新型疗法,因其“一次给药,终身受益”的优势越来越受到医疗市场的青睐,具有广阔的前景[1]。相比于传统医学的治标不治本,对外界干预具有依赖性等诸多弊端,基因疗法通过对患者靶细胞进行基因纠正或补偿异常基因[2],实现治疗性蛋白的长期表达和组织特异性表达,具有无需药物干预、放疗或手术治疗,真正从根源上解决疾病的独特优势。基因疗法中应用到的基因转染主要有质粒转染、mRNA转染、RNAi等[3,4,5,6,7],其中质粒转染需要核酸进入细胞核并整合进基因组,而mRNA转染、RNAi只需要核酸在胞质发挥作用。基因转染按照途径分为离体和在体两类,前者通过体内分离细胞,用整合型载体体外转染后再运回体内;后者则将治疗基因通过非整合载体直接注射给患者,在体内完成基因递送。理想的载体是基因转染、递送成功的关键,如离体递送要克服细胞摄取、内体逃逸、入核等屏障;在体递送要提高复合物的血清稳定性、减少肾清除和非靶细胞摄取,在体递送同样面临细胞摄取和核酸整合入核等障碍。
基因递送的载体[8,9,10,11]分为病毒型和非病毒型两类,常用的载体有病毒载体,阳离子脂质类和阳离子聚合物类。与非病毒方法相比,用病毒载体转染宿主细胞的效率相对较高,但其主要缺点是其免疫原性和细胞毒性,还有脱靶,插入突变等风险。基于脂质材料的阳离子脂质体应用前途较好,因为它们具有与细胞膜相似的结构,相比于病毒载体和毒性较大的阳离子聚合物,阳离子脂质体免疫原性低、载体容量大且易于制备,其用于基因递送领域进展较快,许多研究进入临床阶段[12]。然而阳离子脂质体递送效率受限是制约其发展的关键因素[13,14],也是本课题的研究重点。
脂质体[15]是以围绕水性核心的磷脂双层为特征的囊泡。阳离子脂质含有带正电的亲水头基和疏水尾链,带正电荷的头部基团与核酸中带负电荷的磷酸基团结合,并形成称为脂质体复合物的独特致密结构[16]。一些辅助脂质的添加如胆固醇、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱等可以改善脂质体的流动性、增强复合物的稳定性以及促进细胞摄取等。对阳离子脂质的头基进行针对性设计可以改变细胞摄取行为[17]。因此,脂质成分、复合物结构、正电性的强弱对基因的稳定递送和体内安全性有重要影响;对脂质进行合理的修饰改造可以促进细胞的摄取,提高基因转染效率。
脂质体常用的包载质粒的方法有两种,其一是将制备好的脂质体与质粒在水相中混合,过静电吸附将质粒装载在表面,形成脂质体/质粒复合物;另一种是在脂质体制备过程中,将质粒溶液替换水相,直接包载于水系核心[18]。本研究将分别探索这两种复合方法的转染效率。
基于此,本课题对实验室之前设计合成的一系列新型的阳离子脂质进行脂质体制备的处方筛选和相关表征,将其荷载模型质粒e-GFP后考察对不同细胞的转染效果,以期优化出最优的载体处方。预计本课题的完成将为基因转染研究尤其是难转染的原代细胞提供新的载体选择。
2.研究内容
2.1脂质体的制备和表征
薄膜分散法:精密称取阳离子脂质,溶解于3 mL三氯甲烷和2 mL甲醇的混合溶剂,转移到500 mL茄形瓶中,并在40°C水浴条件下用旋转蒸发仪减压旋转5 min成脂质薄膜,并转移到真空干燥器中干燥4 h以上。加入5 mL去离子水,37°C水浴水合30 min得到的脂质体混悬液,通过超声、过膜的方法均一粒径,采用动态光散射法测定粒径电位,并采用TEM考察其形貌[19]。
