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1、纳米基因药物纳米基因药物NANO GENE MEDICINE朱俊铭朱俊铭Dec.20091Index1 1概述概述2 2纳米脂质体纳米脂质体3 3阳离子聚合物阳离子聚合物4 4树状大分子树状大分子5 5病毒载体病毒载体21 1概述概述基因工程药物基因工程药物基因治疗与基因药物基因治疗与基因药物基因转导方法基因转导方法非病毒纳米基因载体非病毒纳米基因载体31.1 基因工程药物基因工程药物MonocloneMonoclone Antibody AntibodyVaccineVaccineTherapeutic ProteinTherapeutic ProteinInterferonInterfer
2、onGrowth FactorGrowth FactorInterleukinInterleukinSolvable Receptor Solvable Receptor Antisense GeneAntisense GeneHuman Growth HormoneHuman Growth HormoneTissue Tissue PlasminogenPlasminogen Activator ActivatorColony Stimulating FactorColony Stimulating FactorErythropoietinErythropoietinMacromolecul
3、e Recombinant Carrier Cell Macromolecule Recombinant Carrier Cell Expression Purification FormulationExpression Purification Formulation41.2 基因治疗与基因药物基因治疗与基因药物广义：将遗传物质导入人体组织或细胞广义：将遗传物质导入人体组织或细胞广义：将遗传物质导入人体组织或细胞广义：将遗传物质导入人体组织或细胞达到预防和治疗疾病的目的达到预防和治疗疾病的目的达到预防和治疗疾病的目的达到预防和治疗疾病的目的狭义：对人体遗传物质进行修正、补充狭义：对人体遗传
4、物质进行修正、补充狭义：对人体遗传物质进行修正、补充狭义：对人体遗传物质进行修正、补充或改造来达到治疗疾病的目的或改造来达到治疗疾病的目的或改造来达到治疗疾病的目的或改造来达到治疗疾病的目的基因治疗基因治疗基因治疗基因治疗基因药物基因药物基因药物基因药物用于基因治疗的药物用于基因治疗的药物用于基因治疗的药物用于基因治疗的药物51.3 基因转导方法基因转导方法电穿透、显微注射、基因枪、碳化电穿透、显微注射、基因枪、碳化电穿透、显微注射、基因枪、碳化电穿透、显微注射、基因枪、碳化硅纤维介导硅纤维介导硅纤维介导硅纤维介导ChemicalChemicalPhysicalPhysicalBiologic
5、al Biological 磷酸钙沉淀、磷酸钙沉淀、磷酸钙沉淀、磷酸钙沉淀、DEAEDEAE介导、聚乙二介导、聚乙二介导、聚乙二介导、聚乙二醇介导、脂质体介导醇介导、脂质体介导醇介导、脂质体介导醇介导、脂质体介导病毒载体、胚胎干细胞病毒载体、胚胎干细胞病毒载体、胚胎干细胞病毒载体、胚胎干细胞61.4 非病毒纳米基因载体非病毒纳米基因载体阳离子聚合物阳离子聚合物阳离子聚合物阳离子聚合物脂质体脂质体脂质体脂质体壳聚糖、多聚赖氨酸、树状大分子壳聚糖、多聚赖氨酸、树状大分子壳聚糖、多聚赖氨酸、树状大分子壳聚糖、多聚赖氨酸、树状大分子72纳米脂质体纳米脂质体优势：优势：优势：优势：易降解，毒副作用小，可
6、反复给药易降解，毒副作用小，可反复给药易降解，毒副作用小，可反复给药易降解，毒副作用小，可反复给药 制备简单，重复性好，可大量生产制备简单，重复性好，可大量生产制备简单，重复性好，可大量生产制备简单，重复性好，可大量生产 不激活癌基因，不激活免疫反应不激活癌基因，不激活免疫反应不激活癌基因，不激活免疫反应不激活癌基因，不激活免疫反应 保护药物不被降解保护药物不被降解保护药物不被降解保护药物不被降解 可有效转运，操作简单快速可有效转运，操作简单快速可有效转运，操作简单快速可有效转运，操作简单快速不足：不足：不足：不足：缺乏靶向性缺乏靶向性缺乏靶向性缺乏靶向性 透膜能力低透膜能力低透膜能力低透膜能
7、力低 在血浆中稳定性差在血浆中稳定性差在血浆中稳定性差在血浆中稳定性差阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体聚阳离子纳米脂质体聚阳离子纳米脂质体聚阳离子纳米脂质体聚阳离子纳米脂质体免疫纳米脂质体免疫纳米脂质体免疫纳米脂质体免疫纳米脂质体中融合纳米脂质体中融合纳米脂质体中融合纳米脂质体中融合纳米脂质体pHpH敏感纳米脂质体敏感纳米脂质体敏感纳米脂质体敏感纳米脂质体长循环纳米脂质体长循环纳米脂质体长循环纳米脂质体长循环纳米脂质体82.1 阳离子纳米脂质体的组成阳离子纳米脂质体的组成19871987年，年，FelgnerFelgner，DOTMA+DOPEDOTMA+DOP
8、ELipofectinLipofectin阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体 阳离子脂质阳离子脂质 + + 中性辅助脂质中性辅助脂质1. 1. 阳离子脂质阳离子脂质阳离子脂质阳离子脂质92.1 阳离子纳米脂质体的组成阳离子纳米脂质体的组成1. 1. 阳离子脂质阳离子脂质阳离子脂质阳离子脂质102.1 阳离子纳米脂质体的组成阳离子纳米脂质体的组成1. 1. 阳离子脂质阳离子脂质阳离子脂质阳离子脂质112.1 阳离子纳米脂质体的组成阳离子纳米脂质体的组成2. 2. 辅助脂质辅助脂质辅助脂质辅助脂质 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺(PE)(PE)、磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、
9、磷脂酰胆碱(PC)(PC)、胆固醇、胆固醇、胆固醇、胆固醇( (CholChol) ) 二油酰基磷脂酰乙醇胺二油酰基磷脂酰乙醇胺二油酰基磷脂酰乙醇胺二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)(DOPE) 聚赖氨酸聚赖氨酸聚赖氨酸聚赖氨酸(PLL)(PLL)、硫酸鱼精蛋白、硫酸鱼精蛋白、硫酸鱼精蛋白、硫酸鱼精蛋白(PS)(PS)122.2 阳离子纳米脂质体的结构阳离子纳米脂质体的结构1.1.小单层纳米脂质体小单层纳米脂质体小单层纳米脂质体小单层纳米脂质体(SUVs) 20100nm(SUVs) 20100nm2.2.大单层纳米脂质体大单层纳米脂质体大单层纳米脂质体大单层纳米脂质体( (LUVsLUVs)
10、100nm) 100nm3.3.多层纳米脂质体多层纳米脂质体多层纳米脂质体多层纳米脂质体( (MLVsMLVs) 300700nm ) 300700nm 少层脂质体少层脂质体少层脂质体少层脂质体 已经商品化的阳离子脂质体已经商品化的阳离子脂质体已经商品化的阳离子脂质体已经商品化的阳离子脂质体LipofectinLipofectin TransfectACETransfectACE LipofectAMINELipofectAMINE (GIBCO BRL) (GIBCO BRL) TransfectamTransfectam Tfx TfxTMTM-50 (-50 (PromegaPromeg
11、a) )DC-DC-CholChol (Sigma) DOTAP ( (Sigma) DOTAP (BoehringerBoehringer Mannheim) Mannheim)132.2 阳离子纳米脂质体的结构阳离子纳米脂质体的结构SUVs or LUVsMLVs142.3 阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制DNA/脂质体复合物脂质体复合物内吞作用内吞作用内体内体细胞核细胞核蛋白质蛋白质细胞质细胞质治疗作用治疗作用123456152.3 阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制162.3 阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制阳离子
12、纳米脂质体介导基因转移的机制1.1.阳离子纳米脂质体与基因形成复合物阳离子纳米脂质体与基因形成复合物阳离子纳米脂质体与基因形成复合物阳离子纳米脂质体与基因形成复合物(1)(1)复合物的形成及结构复合物的形成及结构复合物的形成及结构复合物的形成及结构(2) (2) 复合物的理化性质复合物的理化性质复合物的理化性质复合物的理化性质 SIZE SIZE 电位电位电位电位 胶体化学稳定性胶体化学稳定性胶体化学稳定性胶体化学稳定性 影响因素影响因素影响因素影响因素脂质体与脂质体与脂质体与脂质体与DNADNA浓度浓度浓度浓度 介质的离子强度与温度介质的离子强度与温度介质的离子强度与温度介质的离子强度与温度
13、 样品加入顺序、混合速率样品加入顺序、混合速率样品加入顺序、混合速率样品加入顺序、混合速率静电模型静电模型内含模型内含模型细面条模型细面条模型Radler模型模型“蜂窝蜂窝”模型模型172.3 阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制18192.3 阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制2. 2. 阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体DNADNA复合物与细胞外物质的相互作用复合物与细胞外物质的相互作用复合物与细胞外物质的相互作用复合物与细胞外物质的相互作用相互作用的物质相互作用的物质血液成分（血液成分（RBC
14、、蛋白质、脂蛋白）、蛋白质、脂蛋白） 细胞外介质（糖蛋白、细胞外介质（糖蛋白、CS、胶原）、胶原） 黏膜分泌物（透明质酸、黏蛋白）黏膜分泌物（透明质酸、黏蛋白）表现表现聚集（脂质融合、聚集（脂质融合、 电位降低、静电排斥力降低）电位降低、静电排斥力降低） 转染效率低（转染效率低（DNA提前释放、酶降解）提前释放、酶降解） 肺部蓄积和表达（第一毛细血管床）肺部蓄积和表达（第一毛细血管床）202.3 阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制阳离子纳米脂质体介导基因转移的机制3. 3. 阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体DNADNA复合物在细胞内转运复合物在细胞内转运复合物在
15、细胞内转运复合物在细胞内转运进入细胞进入细胞细胞内吞作用细胞内吞作用内涵体内涵体初级溶酶体初级溶酶体 与质膜直接融合与质膜直接融合Rhodanine标记标记 小孔模式小孔模式 复合物修饰复合物修饰脱离内涵体脱离内涵体DOPE很好融合性很好融合性复合物与内涵体膜融合复合物与内涵体膜融合DNA向核转运向核转运微丝微管作用微丝微管作用复合物分解复合物分解内源性阴离子脂质方向突变内源性阴离子脂质方向突变 or DNA游离游离细胞核摄取细胞核摄取DNA被动扩散被动扩散 or 主动转运主动转运212.4 纳米脂质体在基因治疗中的应用纳米脂质体在基因治疗中的应用1. 1. 在肿瘤治疗方面的应用在肿瘤治疗方面
16、的应用在肿瘤治疗方面的应用在肿瘤治疗方面的应用 广泛应用于介导肿瘤治疗，动物实验或临床广泛应用于介导肿瘤治疗，动物实验或临床广泛应用于介导肿瘤治疗，动物实验或临床广泛应用于介导肿瘤治疗，动物实验或临床 黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、前列腺癌黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、前列腺癌黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、前列腺癌黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、前列腺癌 HLA B7 + DC-HLA B7 + DC-CholChol/DOPE IV/DOPE IV期恶性黑色素瘤期恶性黑色素瘤期恶性黑色素瘤期恶性黑色素瘤 (DMRIE/DOPE)(DMRIE/DOPE) E1A
17、+ DC- E1A + DC-CholChol/DOPE /DOPE 乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺癌 p53 + DOTAP/p53 + DOTAP/CholChol 小鼠实验性肺癌小鼠实验性肺癌小鼠实验性肺癌小鼠实验性肺癌 222.4 纳米脂质体在基因治疗中的应用纳米脂质体在基因治疗中的应用2. 2. 在治疗肺部和呼吸道疾病中的应用在治疗肺部和呼吸道疾病中的应用在治疗肺部和呼吸道疾病中的应用在治疗肺部和呼吸道疾病中的应用 肺肺肺肺上皮表面上皮表面上皮表面上皮表面基因表达水平最高的靶器官基因表达水平最高的靶器官基因表达水平最高的靶器官基因表达水平最高的靶器官 肺囊性纤维化（肺囊性纤维化（肺囊性纤维化
18、（肺囊性纤维化（CFCF）常染色体隐性遗传综合征常染色体隐性遗传综合征常染色体隐性遗传综合征常染色体隐性遗传综合征 囊性纤维化跨膜传导调节因子囊性纤维化跨膜传导调节因子囊性纤维化跨膜传导调节因子囊性纤维化跨膜传导调节因子 CFTR CFTR cDNAcDNA + DOTAP/DOPE + DOTAP/DOPE DC- DC-CholChol/DOPE/DOPE 部分患者出现炎性综合征部分患者出现炎性综合征部分患者出现炎性综合征部分患者出现炎性综合征232.4 纳米脂质体在基因治疗中的应用纳米脂质体在基因治疗中的应用3. 3. 在治疗神经系统疾病中的应用在治疗神经系统疾病中的应用在治疗神经系统疾
19、病中的应用在治疗神经系统疾病中的应用 豚鼠耳蜗显微注射纳米脂质体豚鼠耳蜗显微注射纳米脂质体豚鼠耳蜗显微注射纳米脂质体豚鼠耳蜗显微注射纳米脂质体/DNA/DNA复合物复合物复合物复合物 感觉神经上皮持续表达感觉神经上皮持续表达感觉神经上皮持续表达感觉神经上皮持续表达14d14d，无毒性和炎症反应，无毒性和炎症反应，无毒性和炎症反应，无毒性和炎症反应 大鼠脑缺血大鼠脑缺血大鼠脑缺血大鼠脑缺血 pCMV-bcl-2 pCMV-bcl-2 阳离子脂质体阳离子脂质体阳离子脂质体阳离子脂质体 48h48h，梗死面积、梗死区域凋亡细胞明显减少，梗死面积、梗死区域凋亡细胞明显减少，梗死面积、梗死区域凋亡细胞明
20、显减少，梗死面积、梗死区域凋亡细胞明显减少4. 4. 在治疗机体炎症损伤方面的应用在治疗机体炎症损伤方面的应用在治疗机体炎症损伤方面的应用在治疗机体炎症损伤方面的应用 急性胰腺炎大鼠急性胰腺炎大鼠急性胰腺炎大鼠急性胰腺炎大鼠 pcDNA3-hIL-10/pcDNA3-hIL-10/阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体阳离子纳米脂质体 7d7d后，存活后，存活后，存活后，存活70%70%，对照存活，对照存活，对照存活，对照存活10%10% 中性粒细胞抑制因子（中性粒细胞抑制因子（中性粒细胞抑制因子（中性粒细胞抑制因子（NIFNIF）/ /阳离子脂质体阳离子脂质体阳离子脂质体阳离子脂质
21、体 特异性特异性特异性特异性 2 2整合素结合蛋白整合素结合蛋白整合素结合蛋白整合素结合蛋白调节调节调节调节PMNPMN阻止上皮损伤阻止上皮损伤阻止上皮损伤阻止上皮损伤243阳离子聚合物阳离子聚合物阳离子聚合物阳离子聚合物阳离子聚合物阳离子聚合物聚阳离子聚阳离子聚阳离子聚阳离子表面带正电高分子聚合物表面带正电高分子聚合物表面带正电高分子聚合物表面带正电高分子聚合物 多肽类多肽类多肽类多肽类：聚赖氨酸：聚赖氨酸：聚赖氨酸：聚赖氨酸PLLPLL、聚谷氨酸、聚谷氨酸、聚谷氨酸、聚谷氨酸PGAPGA及其衍生物及其衍生物及其衍生物及其衍生物 多聚胺类多聚胺类多聚胺类多聚胺类：聚乙烯亚胺：聚乙烯亚胺：聚乙
22、烯亚胺：聚乙烯亚胺PEIPEI、聚丙烯亚胺树状大分子、聚丙烯亚胺树状大分子、聚丙烯亚胺树状大分子、聚丙烯亚胺树状大分子PPIPPI 聚甲基丙烯酸类聚甲基丙烯酸类聚甲基丙烯酸类聚甲基丙烯酸类：聚酰胺：聚酰胺：聚酰胺：聚酰胺- -胺型树状大分子胺型树状大分子胺型树状大分子胺型树状大分子PAMAMPAMAM、 聚甲基丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯2-(2-(二甲胺二甲胺二甲胺二甲胺) ) 阳离子聚酯阳离子聚酯阳离子聚酯阳离子聚酯 阳离子聚磷酸酯阳离子聚磷酸酯阳离子聚磷酸酯阳离子聚磷酸酯 聚乙烯吡啶盐聚乙烯吡啶盐聚乙烯吡啶盐聚乙烯吡啶盐 壳聚糖壳聚糖壳聚糖壳聚糖 明胶明胶明
23、胶明胶优点：体内化学惰性优点：体内化学惰性优点：体内化学惰性优点：体内化学惰性 + + 生物相容性生物相容性生物相容性生物相容性 粒径和表面性质可控粒径和表面性质可控粒径和表面性质可控粒径和表面性质可控载体生理行为载体生理行为载体生理行为载体生理行为 特殊结构与表面电荷特殊结构与表面电荷特殊结构与表面电荷特殊结构与表面电荷基因转移效率高基因转移效率高基因转移效率高基因转移效率高 聚合物基质降解速率可控聚合物基质降解速率可控聚合物基质降解速率可控聚合物基质降解速率可控遗传物释放遗传物释放遗传物释放遗传物释放253.1 阳离子聚合物阳离子聚合物/DNA纳米复合物的形成纳米复合物的形成DNADNA链
24、状聚阴离子链状聚阴离子链状聚阴离子链状聚阴离子(PA)(PA) 聚阳离子聚阳离子聚阳离子聚阳离子(PC)(PC)聚电解质纳米复合物聚电解质纳米复合物聚电解质纳米复合物聚电解质纳米复合物静电作用过量的聚阳离子过量的聚阳离子过量的聚阳离子过量的聚阳离子(PC)(PC)复合物复合物复合物复合物PCPC逐步加入到逐步加入到逐步加入到逐步加入到DNADNA溶液中更好地定位溶液中更好地定位溶液中更好地定位溶液中更好地定位DNADNApHpH、温度升高、温度升高、温度升高、温度升高复合物复合物复合物复合物MWMW、SIZESIZE变大变大变大变大复合物可降低复合物可降低复合物可降低复合物可降低PCPC的毒性
25、的毒性的毒性的毒性263.2 聚合物聚合物/DNA纳米复合物的修饰纳米复合物的修饰网状内皮系统网状内皮系统网状内皮系统网状内皮系统(RES)(RES)对复合物的吞噬作用对复合物的吞噬作用对复合物的吞噬作用对复合物的吞噬作用各类血浆物质和聚阴离子各类血浆物质和聚阴离子各类血浆物质和聚阴离子各类血浆物质和聚阴离子 与与与与 复合物作用复合物作用复合物作用复合物作用聚乙二醇聚乙二醇聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)、混合磷脂、非离子表面活性剂、混合磷脂、非离子表面活性剂、混合磷脂、非离子表面活性剂、混合磷脂、非离子表面活性剂、IgAIgA、血清成分、血清成分、血清成分、血清成分基因治疗靶向性基因治
26、疗靶向性基因治疗靶向性基因治疗靶向性靶向配基：半乳糖化蛋白、转铁蛋白、结合多肽、叶酸、靶向配基：半乳糖化蛋白、转铁蛋白、结合多肽、叶酸、靶向配基：半乳糖化蛋白、转铁蛋白、结合多肽、叶酸、靶向配基：半乳糖化蛋白、转铁蛋白、结合多肽、叶酸、 抗体抗体抗体抗体273.3 阳离子聚合物介导转染的机制阳离子聚合物介导转染的机制进入细胞进入细胞进入细胞进入细胞细胞内吞作用细胞内吞作用细胞内吞作用细胞内吞作用内涵体内涵体内涵体内涵体细胞核细胞核细胞核细胞核促进膜分解的多肽促进膜分解的多肽促进膜分解的多肽促进膜分解的多肽 + + 聚赖氨酸聚赖氨酸聚赖氨酸聚赖氨酸 转染效率比聚赖氨酸提高转染效率比聚赖氨酸提高转
27、染效率比聚赖氨酸提高转染效率比聚赖氨酸提高101000101000倍倍倍倍提高内涵体提高内涵体提高内涵体提高内涵体pHpH值值值值避免溶酶体对复合物降解避免溶酶体对复合物降解避免溶酶体对复合物降解避免溶酶体对复合物降解提高转染效率提高转染效率提高转染效率提高转染效率283.4 常见的阳离子聚合物载体常见的阳离子聚合物载体1. 1. 聚赖氨酸类载体聚赖氨酸类载体聚赖氨酸类载体聚赖氨酸类载体 聚聚聚聚-L-L-赖氨酸类载体赖氨酸类载体赖氨酸类载体赖氨酸类载体PLL2050nmPLL2050nm圆突体，圆突体，圆突体，圆突体，4080nm4080nm棒状棒状棒状棒状 转染效率不高，聚集，易被排除，细
28、胞毒性转染效率不高，聚集，易被排除，细胞毒性转染效率不高，聚集，易被排除，细胞毒性转染效率不高，聚集，易被排除，细胞毒性 唾液血清粘蛋白、转铁蛋白、叶酸、单抗修饰唾液血清粘蛋白、转铁蛋白、叶酸、单抗修饰唾液血清粘蛋白、转铁蛋白、叶酸、单抗修饰唾液血清粘蛋白、转铁蛋白、叶酸、单抗修饰 PEGPEG、葡聚糖与、葡聚糖与、葡聚糖与、葡聚糖与PLLPLL共聚，提高体内稳定性、转染效率共聚，提高体内稳定性、转染效率共聚，提高体内稳定性、转染效率共聚，提高体内稳定性、转染效率 其他氨基酸聚合物载体其他氨基酸聚合物载体其他氨基酸聚合物载体其他氨基酸聚合物载体鱼精蛋白、亚精胺、组蛋白鱼精蛋白、亚精胺、组蛋白鱼
29、精蛋白、亚精胺、组蛋白鱼精蛋白、亚精胺、组蛋白 鸟氨酸均聚物（鸟氨酸均聚物（鸟氨酸均聚物（鸟氨酸均聚物（PLOPLO）转染校比）转染校比）转染校比）转染校比PLLPLL高高高高10%10% 聚谷氨酸，可生物降解性，低红细胞毒性聚谷氨酸，可生物降解性，低红细胞毒性聚谷氨酸，可生物降解性，低红细胞毒性聚谷氨酸，可生物降解性，低红细胞毒性29303.4 常见的阳离子聚合物载体常见的阳离子聚合物载体2. 2. 壳聚糖类载体壳聚糖类载体壳聚糖类载体壳聚糖类载体 壳聚糖壳聚糖壳聚糖壳聚糖甲壳素碱性条件水解脱去部分乙酰基甲壳素碱性条件水解脱去部分乙酰基甲壳素碱性条件水解脱去部分乙酰基甲壳素碱性条件水解脱去部
30、分乙酰基 聚聚聚聚(1,4)-2-(1,4)-2-氨基氨基氨基氨基-2-2-脱氧脱氧脱氧脱氧- - -D-D-葡萄糖胺葡萄糖胺葡萄糖胺葡萄糖胺 壳聚糖壳聚糖壳聚糖壳聚糖/DNA/DNA纳米复合物制备与特性纳米复合物制备与特性纳米复合物制备与特性纳米复合物制备与特性 天然材料无毒，良好生物相容性，游离的氨基可质子化天然材料无毒，良好生物相容性，游离的氨基可质子化天然材料无毒，良好生物相容性，游离的氨基可质子化天然材料无毒，良好生物相容性，游离的氨基可质子化 共凝聚共凝聚共凝聚共凝聚胶态复合物胶态复合物胶态复合物胶态复合物 （硫酸钠）（硫酸钠）（硫酸钠）（硫酸钠） 粒径大小粒径大小粒径大小粒径大小
31、N/PN/P比，壳聚糖分子量比，壳聚糖分子量比，壳聚糖分子量比，壳聚糖分子量 壳聚糖壳聚糖壳聚糖壳聚糖/DNA/DNA纳米粒子稳定性纳米粒子稳定性纳米粒子稳定性纳米粒子稳定性交联键、交联键、交联键、交联键、pHpH 壳聚糖及其衍生物的转染作用壳聚糖及其衍生物的转染作用壳聚糖及其衍生物的转染作用壳聚糖及其衍生物的转染作用 细胞类型、培养介质、细胞类型、培养介质、细胞类型、培养介质、细胞类型、培养介质、pHpH、壳聚糖分子质量、壳聚糖分子质量、壳聚糖分子质量、壳聚糖分子质量、313.4 常见的阳离子聚合物载体常见的阳离子聚合物载体3. 3. 聚乙烯亚胺类载体聚乙烯亚胺类载体聚乙烯亚胺类载体聚乙烯亚
32、胺类载体 PEI PEI 特点特点特点特点线型、支链型线型、支链型线型、支链型线型、支链型 pKapKa质子化能力质子化能力质子化能力质子化能力溶液浓度溶液浓度溶液浓度溶液浓度 DNADNA压缩程度压缩程度压缩程度压缩程度N/P PEI/DNAN/P PEI/DNA复合物管状胶束、圆突形复合物管状胶束、圆突形复合物管状胶束、圆突形复合物管状胶束、圆突形 较多正电荷较多正电荷较多正电荷较多正电荷毒副作用毒副作用毒副作用毒副作用 PEGPEG化或修饰可解决此问题化或修饰可解决此问题化或修饰可解决此问题化或修饰可解决此问题 转染作用转染作用转染作用转染作用PEIPEI相对分子质量（相对分子质量（相对
33、分子质量（相对分子质量（25kD800kD25kD800kD）（）（）（）（1.8kD1.8kD） 进入融酶体后，未完全质子化复合物结合进入融酶体后，未完全质子化复合物结合进入融酶体后，未完全质子化复合物结合进入融酶体后，未完全质子化复合物结合H H+ +pHpH 叶酸具有特殊的加强复合物转染活性的能力叶酸具有特殊的加强复合物转染活性的能力叶酸具有特殊的加强复合物转染活性的能力叶酸具有特殊的加强复合物转染活性的能力 folatefolate-PEG-PEI/DNA-PEG-PEI/DNA无毒、高转染活性无毒、高转染活性无毒、高转染活性无毒、高转染活性 乳糖、半乳糖、脱辅基蛋白乳糖、半乳糖、脱辅
34、基蛋白乳糖、半乳糖、脱辅基蛋白乳糖、半乳糖、脱辅基蛋白EE靶向性靶向性靶向性靶向性324树状大分子树状大分子1980s1980s，美国化学家，美国化学家，美国化学家，美国化学家TomaliaTomalia博士发明博士发明博士发明博士发明334.1 树状大分子的合成方法树状大分子的合成方法发散法发散法发散法发散法会聚法会聚法会聚法会聚法PAMAMPAMAM、PPIPPI344.2 树状大分子树状大分子/DNA纳米复合物的形成纳米复合物的形成静电引力静电引力静电引力静电引力复合物形成复合物形成复合物形成复合物形成高度压缩高度压缩高度压缩高度压缩DNADNA保护保护保护保护DNADNA粒径粒径粒径粒
35、径50100nm50100nmN/PN/P2020溶于水低密度复合物溶于水低密度复合物溶于水低密度复合物溶于水低密度复合物电荷密度电荷密度电荷密度电荷密度代数代数代数代数DNA10ng/molDNA10ng/mol复合物悬浮于水复合物悬浮于水复合物悬浮于水复合物悬浮于水354.3 树状大分子基因载体的转染作用树状大分子基因载体的转染作用转染机制相同转染机制相同转染机制相同转染机制相同复合物可使胞膜出现复合物可使胞膜出现复合物可使胞膜出现复合物可使胞膜出现1540nm1540nm小孔小孔小孔小孔特点特点特点特点高稳定性、高溶解性高稳定性、高溶解性高稳定性、高溶解性高稳定性、高溶解性 缓冲缓冲缓冲
36、缓冲pHpH值值值值热处理活化提高转染效率（分枝含氨基）热处理活化提高转染效率（分枝含氨基）热处理活化提高转染效率（分枝含氨基）热处理活化提高转染效率（分枝含氨基） 可控可控可控可控分子大小、形状、电荷、分子大小、形状、电荷、分子大小、形状、电荷、分子大小、形状、电荷、pKapKa、N/PN/P比比比比离体治疗离体治疗离体治疗离体治疗角膜内皮角膜内皮角膜内皮角膜内皮C C、肿瘤、肿瘤、肿瘤、肿瘤C C、鼠心脏、鼠心脏、鼠心脏、鼠心脏C C、兔颈动脉、兔颈动脉、兔颈动脉、兔颈动脉C C问题问题问题问题受免疫系统监控、聚阴离子攻击受免疫系统监控、聚阴离子攻击受免疫系统监控、聚阴离子攻击受免疫系统监
37、控、聚阴离子攻击 PEGPEG、混合磷脂、非表面活性剂、混合磷脂、非表面活性剂、混合磷脂、非表面活性剂、混合磷脂、非表面活性剂、IgAIgA、血清成分修饰、血清成分修饰、血清成分修饰、血清成分修饰 环化糊精环化糊精环化糊精环化糊精 364.4 树状大分子的毒性树状大分子的毒性复合物毒性低于树状大分子复合物毒性低于树状大分子复合物毒性低于树状大分子复合物毒性低于树状大分子细胞毒性细胞毒性细胞毒性细胞毒性细胞膜损伤、溶血细胞膜损伤、溶血细胞膜损伤、溶血细胞膜损伤、溶血细胞毒性随代数增加而增加，随电荷密度增加而增加细胞毒性随代数增加而增加，随电荷密度增加而增加细胞毒性随代数增加而增加，随电荷密度增加
38、而增加细胞毒性随代数增加而增加，随电荷密度增加而增加多余阳性电荷活化补体系统多余阳性电荷活化补体系统多余阳性电荷活化补体系统多余阳性电荷活化补体系统N/PN/P聚氧乙烯和硅烷的树状共聚物聚氧乙烯和硅烷的树状共聚物聚氧乙烯和硅烷的树状共聚物聚氧乙烯和硅烷的树状共聚物( (CsiCsi-POE)-POE) COONaCOONa端基树状大分子端基树状大分子端基树状大分子端基树状大分子PEGPEG修饰、脂质体包裹可降低毒性修饰、脂质体包裹可降低毒性修饰、脂质体包裹可降低毒性修饰、脂质体包裹可降低毒性无溶血毒性、细胞毒性无溶血毒性、细胞毒性无溶血毒性、细胞毒性无溶血毒性、细胞毒性375病毒载体病毒载体逆
39、转录病毒（逆转录病毒（逆转录病毒（逆转录病毒（RVRV）腺病毒（腺病毒（腺病毒（腺病毒（AdAd）腺相关病毒（腺相关病毒（腺相关病毒（腺相关病毒（AAVAAV）痘苗病毒（痘苗病毒（痘苗病毒（痘苗病毒（VVVV）单纯疱疹病毒（单纯疱疹病毒（单纯疱疹病毒（单纯疱疹病毒（HSVHSV）38小结小结粒径粒径粒径粒径nmnm级级级级一般带阳离子一般带阳离子一般带阳离子一般带阳离子通过静电作用与通过静电作用与通过静电作用与通过静电作用与DNADNA形成复合物形成复合物形成复合物形成复合物提高转染效率提高转染效率提高转染效率提高转染效率粒径、粒径、粒径、粒径、N/PN/P比、分子质量比、分子质量比、分子质量比、分子质量转染机制转染机制转染机制转染机制吞饮吞饮吞饮吞饮内涵体内涵体内涵体内涵体微管微管微管微管胞核胞核胞核胞核受环境条件影响受环境条件影响受环境条件影响受环境条件影响免疫系统、血浆成分免疫系统、血浆成分免疫系统、血浆成分免疫系统、血浆成分细胞毒性细胞毒性细胞毒性细胞毒性聚集、细胞膜损伤聚集、细胞膜损伤聚集、细胞膜损伤聚集、细胞膜损伤修饰可提高转染效率、降低毒性修饰可提高转染效率、降低毒性修饰可提高转染效率、降低毒性修饰可提高转染效率、降低毒性39Thank you !40
