开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、研究背景
RNA干扰(RNA interference, RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由小干扰RNA(small interfering RNAs,siRNA)诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由安德鲁·法厄与克雷格·梅洛在1998年发现。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达,所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的治疗领域。小干扰RNA(siRNA)是RNAi的效应分子,可在体内诱导RNAi效应。但是裸siRNA在体内容易被核酶(RNase)降解,且半衰期短,转染效率低。故临床上siRNA治疗的一个主要障碍就是缺乏安全有效的基因载体。
siRNA载体一般分为病毒型载体和非病毒型载体:病毒载体例如腺病毒载体、腺相关病毒载体或逆转录病毒载体已被用于临床试验,但病毒载体存在着一些安全问题如免疫反应及感染,并且大量获得重组病毒载体相对困难;非病毒载体,包括聚合物、脂质体、外泌体、多肽、蛋白质和纳米粒等。在这些载体中,又以聚合物极具吸引力,因其结构、组成和性质兼具多样性。作为基因载体,它们有以下优点:没有免疫原性、易合成、结构灵活从而适应性强、可降解、环境稳定性、易于被功能性配体修饰。树形分子(dendrimer)是一类结构高度可控、树枝状的多聚物,拥有独特架构、纳米尺度大小和高密度表面功能团。聚酰胺-胺(PAMAM)和聚丙烯亚胺(PPI)是在基因递送中开发最广泛和研究得较成熟的树形分子。PAMAM和PPI阳离子树形分子表面有明确数目的胺基基团,它们可以通过离子相互作用和核酸压缩形成小的纳米粒,从而有效避免核酸被酶降解。形成的纳米粒经由几种内吞途径被细胞摄取。被内化的纳米粒主要聚集在酸性媒介中,如内涵体和溶酶体。树形分子内部高密度的叔胺基团具备很强的pH缓冲能力(pKa~6.0),这种能力是通过可能的质子泵机制促进树形分子/DNA复合体从内涵体中有效逃离。因为这些特性,树形分子被看作为一类新型的基因载体。
两亲性树形分子(amphiphilic dendrimer,AD)作为一类新型的两亲性大分子,具有一些独特的特点。一方面,它保留了树形分子的特点,如精确的分子结构、高度分支化的内部单元以及大量的末端基团等。另一方面,它还具有两亲性,能自发的组装成有序的超分子结构。与一般的两亲性小分子 (如脂肪酸,磷脂,以及由这些两亲性小分子合成的聚合大分子) 不同的是,这类两亲性树形分子可以通过调整疏水部分与亲水部分的比例与性质来改变组装体的的大小、形貌及性质。此外,由于在这类两亲性树形分子内同时含有亲水部分和疏水部分,其中每一部分化学性质、形状以及尺寸的变化都将极大的影响两亲性树形分子的性质(如:稳定性、溶解性等)以及其本身的功能。以上这些特点使得两亲性树形分子引起了人们越来越多的关注。
二、研究意义
以三乙醇胺为核的聚酰胺-胺(PAMAM) 树形分子对DNA 与siRNA 都是非常有效的载体,并且具有很好的生物相容性,其作为基因载体具有很广阔的应用前景。然而其合成步骤多,周期长,同时纯化的步骤也较花费时间。脂质体作为一类基因载体,其结构简单,容易合成,具有较高的转染效率,但是,也具有较大的毒性,大大的限制了它的进一步临床应用。因此,我们尝试结合这两类基因载体的优点,设计了一类新型的两亲性树形分子,这类分子可以自组装形成纳米超分子结构。在树形分子上修饰脂质形成两亲性后能在在水溶液中形成聚合胶束,与siRNA压缩形成更小的复合物纳米胶束。这样的设计有几大优点:高载药量;生物相容性好;表面易修饰。有望以此来提高两亲性树形分子/siRNA复合物的细胞转染效率以及降低细胞毒性。我们期望此类树形分子能成为一类安全有效的siRNA传递载体用于基因治疗之中。
三、研究方法和路线
对于设计的两亲性树形分子的合成,疏水端为两条十八碳脂肪酸链;亲水端以炔丙胺为原料,通过重复与丙烯酸甲酯发生迈克尔(Michael)加成反应合成四代也就是具有八个氨基末端的PAMAM树形分子分支。我们将采用Click 反应非常方便地将两亲性树形分子的疏水部分和亲水部分连接起来。最终合成出目标化合物:结构中同时含有两条硬脂酸疏水链和含四代PAMAM分支的两亲性树形分子。
四、时间安排
