北理工在智能響應(yīng)的聚合物膠束實(shí)現(xiàn)siRNA高效內(nèi)涵體逃逸方面取得進(jìn)展
發(fā)布日期：2021-04-06 供稿：前沿交叉科學(xué)研究院
編輯：包長(zhǎng)青 審核：唐水源 閱讀次數(shù)：
近期,，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院黃淵余課題組在pH響應(yīng)性聚合物膠束介導(dǎo)siRNA高效內(nèi)涵體逃逸和腫瘤治療方面取得重要研究進(jìn)展,。該研究成果在頂級(jí)期刊《Nano Letters》（影響因子11.238）上在線發(fā)表，題為《Core Role of Hydrophobic Core of Polymeric Nanomicelle in Endosomal Escape of siRNA》,，并被編委會(huì)選為“Supplementary Journal Cover”,。北京理工大學(xué)生命學(xué)院/前沿交叉院博士研究生李春輝為第一作者，黃淵余研究員為唯一通訊作者,。
小干擾核酸（siRNA）藥物近年來連續(xù)獲批上市，已成為繼小分子和抗體之后,，引領(lǐng)第三次制藥浪潮的代表性技術(shù)之一,。siRNA藥物在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用，但其自身難以進(jìn)入細(xì)胞,。除了研究荷載siRNA高效富集到靶組織,、促發(fā)胞吞的遞送載體外（“進(jìn)得去”），如何顯著提高已被胞吞的siRNA從內(nèi)涵體逃逸到細(xì)胞質(zhì)的效率（“出得來”）是開發(fā)siRNA藥物的關(guān)鍵科學(xué)問題和重要研究方向,。前期已有研究表明,，內(nèi)吞入胞的siRNA只有1-2% (甚至低于1%) 能從內(nèi)涵體中逃逸到細(xì)胞質(zhì)。
圖1 PDDT-Ms/siRNA示意圖及體內(nèi)外效應(yīng)研究
由于其易于合成和修飾,、組成簡(jiǎn)單,、可實(shí)現(xiàn)親水-疏水轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，高分子聚合物載體受到研究者的廣泛關(guān)注,。在本項(xiàng)研究中,，黃淵余課題組設(shè)計(jì)合成了一種新型pH響應(yīng)性的三嵌段聚合物mPEG45-P(DPA50- co -DMAEMA56)-PT53（PDDT），可高效負(fù)載siRNA并實(shí)現(xiàn)快速的內(nèi)涵體逃逸,，并通過遞送與癌細(xì)胞增殖相關(guān)的PLK1 siRNA或腫瘤免疫檢查點(diǎn)相關(guān)的PD-L1 siRNA,，實(shí)現(xiàn)了有效的腫瘤治療（圖1A）。
研究者首先考察了PDDT-Ms納米膠束的pH響應(yīng)性,，結(jié)果顯示其在中性生理?xiàng)l件下較為穩(wěn)定,，在微酸性環(huán)境（類似內(nèi)涵體的pH環(huán)境）下快速崩解（圖1B），該特點(diǎn)適用于siRNA藥物的體內(nèi)智能遞送,。細(xì)胞水平的機(jī)制研究顯示,，PDDT-Ms/siRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞后，相較于商業(yè)化的轉(zhuǎn)染試劑Lipofectamine 2000（Lipo2000），PDDT-Ms/siRNA與內(nèi)涵體,、溶酶體共定位的比例更低,，意味著PDDT-Ms/siRNA擁有更強(qiáng)的逃逸能力（圖1C）。研究者進(jìn)一步利用內(nèi)涵體/溶酶體破壞劑氯喹（Chloroquine）,、抑制內(nèi)涵體/溶酶體酸化的小分子巴佛洛霉素A1（Bafilomycin A1）探究它們對(duì)Lipo2000和PDDT-Ms轉(zhuǎn)染的影響,。數(shù)據(jù)顯示，與預(yù)期一致,，氯喹提高了Lipo2000的內(nèi)涵體逃逸效果,，巴佛洛霉素A1則降低了Lipo2000的逃逸效果；這兩種小分子對(duì)PDDT-Ms的影響趨勢(shì)與Lipo2000一致,，但影響程度顯著低于Lipo2000,，這說明PDDT-Ms體系自身已擁有足夠強(qiáng)的逃逸能力（圖1C）。相應(yīng)的細(xì)胞水平的基因表達(dá)抑制效率呈現(xiàn)出與內(nèi)涵體逃逸一致的趨勢(shì)（圖1D）,。進(jìn)一步,，研究人員在小鼠上分別建立了肝癌細(xì)胞系異種移植的CDX模型（圖1E）、肝癌患者癌組織異種移植的PDX腫瘤模型（圖1F）和結(jié)腸癌模型（圖1G）,。數(shù)據(jù)顯示,，在這三種腫瘤模型中，PDDT-Ms/siRNA藥物體系均可有效抑制腫瘤生長(zhǎng),，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡,，并延長(zhǎng)動(dòng)物生存周期。同時(shí),，該論文還研究了該聚合物核酸體系的體內(nèi)安全性,，病理切片、血清生化等指標(biāo)均表明該體系擁有良好的體內(nèi)安全性,。
綜上所述,，這項(xiàng)工作中研究者設(shè)計(jì)的聚合物納米膠束PDDT-Ms能快速響應(yīng)內(nèi)涵體酸性pH，促進(jìn)siRNA的高效內(nèi)涵體逃逸與釋放從而實(shí)現(xiàn)體內(nèi)外高效的基因沉默,。該工作突出了內(nèi)涵體逃逸在siRNA體內(nèi)外治療中的重要決定性作用,，為siRNA遞送載體的合理設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，也為siRNA介導(dǎo)的腫瘤治療建立了良好的平臺(tái),。該工作被接收后,，進(jìn)一步被編委會(huì)選為“Supplementary Journal Cover”（圖2）。
作者簡(jiǎn)介：
黃淵余,，北京理工大學(xué)研究員,、課題組長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師,。研究興趣主要圍繞核酸技術(shù)與藥物/疫苗展開,，包括核酸分子（如siRNA、mRNA等）的設(shè)計(jì)篩選、藥物遞送以及重大疾病的創(chuàng)新診治技術(shù)研究,。以通訊/第一作者在Nano Today,、Adv Funct Mater、Nano Lett,、Biomaterials等發(fā)表論文40篇,，IF>10論文14篇；共發(fā)表論文60余篇,，撰寫8部專著章節(jié),，申請(qǐng)7件專利，PCT專利多國(guó)授權(quán),。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目10余項(xiàng),，入選北京市科技新星（2020），獲得中美納米醫(yī)學(xué)與納米生物技術(shù)學(xué)會(huì)“未來之星”獎(jiǎng)（2019）等榮譽(yù),。是中國(guó)生物物理學(xué)會(huì)納米生物學(xué)分會(huì)秘書長(zhǎng),、理事，另4個(gè)學(xué)會(huì)理事或委員,；是Exploration期刊副主編,、Chinese Chemical Letters等多個(gè)期刊編委。
論文詳情：Chunhui Li, Junhui Zhou, Yidi Wu, Yanliang Dong, Lili Du, Tongren Yang, Yongheng Wang, Shuai Guo, Mengjie Zhang, Abid Hussain, Haihua Xiao, Yuhua Weng, Yong Huang, Xiaoxia Wang, Zicai Liang, Huiqing Cao, Yongxiang Zhao, Xing-Jie Liang, Anjie Dong, and Yuanyu Huang?. Core Role of Hydrophobic Core of Polymeric Nanomicelle in Endosomal Escape of siRNA. Nano Lett. 2021, xx(x), xxxx-xxxx.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04468.
教師主頁(yè)：http://arims.bit.edu.cn/xzdw/qnggjs/tbyjy/178349.htm
https://www.x-mol.com/groups/Yuanyu_Huang-BIT
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.0c04468
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