[發(fā)明專利]一種納米非病毒基因輸送體系及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010292778.6
• 申請(qǐng)日: 2010-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN102417914A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉玲;童海駿;湯谷平;戴尅戎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C12N15/85
• 分類號(hào): C12N15/85;C12N5/10
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明涉及一種納米非病毒基因輸送體系及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在骨組織工程中具有十分重要的地位，是骨組織工程中種子細(xì)胞的主要來源。而滑膜細(xì)胞和軟骨細(xì)胞則在骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和進(jìn)程中扮演著十分重要的角色，它們也常常被作為基因治療的靶細(xì)胞。然而，這些骨關(guān)節(jié)相關(guān)細(xì)胞目前存在著基因轉(zhuǎn)染效率低下的問題，這成為了技術(shù)進(jìn)步的瓶頸，大大限制了臨床基因治療的開展。

基因治療是指運(yùn)用基因工程技術(shù)將外源基因?qū)牖颊呒?xì)胞內(nèi)，以糾正或補(bǔ)償致病基因引起的疾病。將外源基因?qū)爰?xì)胞內(nèi)必須借助一定的技術(shù)方法。目前基因轉(zhuǎn)染的方法主要可以分為三大類，一類是生物學(xué)方法，一類是物理方法，還有一類是化學(xué)方法。生物學(xué)方法主要是指運(yùn)用病毒作為載體將外源基因?qū)爰?xì)胞的技術(shù)。目前研究最多的病毒載體是逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，慢病毒載體，腺病毒載體，腺病毒相關(guān)病毒載體，單純皰疹病毒載體等。物理方法主要是指運(yùn)用物理手段將外源基因?qū)爰?xì)胞的技術(shù)。目前常用的方法有顯微注射，電擊穿膜，壓力滲透，超聲噴霧，粒子轟擊等方法。化學(xué)方法則是指利用化學(xué)試劑將外源基因?qū)爰?xì)胞的技術(shù)。目前較常用的轉(zhuǎn)染試劑是以陽離子脂質(zhì)體為母體材料的一系列衍生物。另外利用聚乙烯亞胺(polyethylenimine，PEI)和殼聚糖(Chitosan)為母體材料的一系列衍生物也有很多的報(bào)導(dǎo)。化學(xué)轉(zhuǎn)染試劑種類繁多，考慮到轉(zhuǎn)染效率、毒性等問題，不同的細(xì)胞所使用的化學(xué)轉(zhuǎn)染試劑是不同的。因此，對(duì)于特定的細(xì)胞，需要找到最為合適的化學(xué)轉(zhuǎn)染試劑。

上述三類方法，彼此各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)者往往會(huì)根據(jù)不同的需求而使用不同的方法將外源基因?qū)爰?xì)胞。在使用不同的導(dǎo)入方法時(shí)，主要需要考慮到以下這些因素：安全性，有效性，可操作性以及成本因素。比如在生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的時(shí)候，往往會(huì)通過顯微注射的方法將外源基因?qū)胧芫鸭?xì)胞，或者精子和卵母細(xì)胞。但是這種方法需要實(shí)驗(yàn)操作人員有很強(qiáng)的操作經(jīng)驗(yàn)和熟練的操作技術(shù)，另外顯微注射方法對(duì)儀器的要求也比較高，這對(duì)于一般的細(xì)胞轉(zhuǎn)染是不適合的。

基因載體是攜帶外源基因?qū)爰?xì)胞內(nèi)的載體系統(tǒng)，一般可以分為病毒載體和非病毒載體兩大類。這兩類載體有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。病毒載體往往具有一定的免疫原性，細(xì)胞毒性，隨機(jī)整合到宿主細(xì)胞基因組所引起的致癌作用，制備較為復(fù)雜等缺點(diǎn)，同時(shí)其具有較為廣譜的宿主細(xì)胞，對(duì)于原代細(xì)胞有著較高的轉(zhuǎn)染效率，這是非病毒載體所難以企及的。而非病毒載體有著較好的生物相容性和較低的細(xì)胞毒性，免疫原性也幾乎沒有。但它在不同靶細(xì)胞上的轉(zhuǎn)染效率有著巨大的差異。這種差異主要體現(xiàn)為在原代細(xì)胞上相對(duì)較低的轉(zhuǎn)染效率，這在一定程度上制約了其在臨床上的運(yùn)用。理想的基因載體應(yīng)該是低毒、高效、低成本又可操作。

非病毒基因載體的低細(xì)胞毒性、低免疫原性和較好的生物相容性一直被認(rèn)為有望取代病毒載體。但是較之病毒基因載體，較低的轉(zhuǎn)染效率一直是困擾其應(yīng)用的巨大障礙。需要通過化學(xué)修飾等方法來提高非病毒基因載體的轉(zhuǎn)染效率。

非病毒基因載體根據(jù)母體材料的不同可分為兩個(gè)大類，一類是陽離子脂質(zhì)體及其衍生物，另一類是陽離子聚合物及其衍生物。陽離子脂質(zhì)體主要有Lipo2000，F(xiàn)ugene6等，它們在體外對(duì)于一些細(xì)胞系往往具有穩(wěn)定而且較高的轉(zhuǎn)染效率，這也是它們其中一些能夠成為商品化轉(zhuǎn)染試劑的一大原因。但是，陽離子脂質(zhì)體對(duì)于一些原代細(xì)胞較低的轉(zhuǎn)染效率確實(shí)制約了其在某些領(lǐng)域的運(yùn)用。另外，在體內(nèi)運(yùn)用陽離子脂質(zhì)體進(jìn)行基因治療時(shí)，陽離子脂質(zhì)體往往會(huì)被血液中的血清白蛋白凝聚并且沉淀下來，從而大大降低了其轉(zhuǎn)染效率。

影響非病毒基因載體轉(zhuǎn)染效率的因素有很多，可以從材料學(xué)角度和生物學(xué)角度分別進(jìn)行討論和分析。