[發(fā)明專(zhuān)利]可降解為精胺的聚陽(yáng)離子及其合成方法、納米顆粒

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110359129.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102516534A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜子秀;金拓;黃立群
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08G73/00
• 分類(lèi)號(hào): C08G73/00;C12N15/87;C12N15/85
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種藥物技術(shù)領(lǐng)域的合成方法，特別是一種可用于核酸(DNA與RNA)輸送的以精胺為基本構(gòu)建單元并可降解為精胺的聚陽(yáng)離子及其合成方法、納米顆粒。

背景技術(shù)

有效的基因輸送要求輸送系統(tǒng)能夠完成一系列的生物學(xué)功能，包括將基因壓縮成緊實(shí)的粒子，將基因輸送到靶細(xì)胞，幫助基因成功的逃離溶酶體的降解，將基因釋放到細(xì)胞質(zhì)中，自身降解為無(wú)毒單體并且能夠在體內(nèi)消除。要達(dá)到這些要求，一種合成的基因輸送載體應(yīng)該從結(jié)構(gòu)上來(lái)講分別包含功能集團(tuán)來(lái)達(dá)到上述的生物功能。為了簡(jiǎn)化制備過(guò)程和毒性測(cè)試，合成的基因載體的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性是很重要的，沒(méi)中官能團(tuán)應(yīng)該最好能夠完成多生物功能。例如，最好具有充足的氨基數(shù)量，已達(dá)到理想的Pka指數(shù)，能夠?qū)⒒蚩s合成納米級(jí)的粒子，能夠發(fā)揮質(zhì)子海綿的功能幫助基因成功逃離溶媒體，并且不會(huì)在復(fù)合物表面產(chǎn)生過(guò)多的表面電荷，以更好的在體內(nèi)循環(huán)和進(jìn)行細(xì)胞靶向。在基因轉(zhuǎn)染和釋放壓縮的基因到細(xì)胞質(zhì)的過(guò)程中，載體的主鏈能夠降解到合適的小分子，這樣就解決了由于聚陽(yáng)離子產(chǎn)生的細(xì)胞毒性的問(wèn)題，并且能夠釋放自由的氨基有助于溶酶體逃逸。載體還應(yīng)該具有一個(gè)功能集團(tuán)，能夠容易的與一些官能團(tuán)，例如靶向基團(tuán)的連接、延長(zhǎng)體內(nèi)循環(huán)時(shí)間、易與脂膜融合。本項(xiàng)發(fā)明旨在通過(guò)以生物功能為基礎(chǔ)的化學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)創(chuàng)造出這樣的輸送系統(tǒng)。

由此可見(jiàn)，如果聚陽(yáng)離子在完成基因輸送的任務(wù)后，能夠降解為體內(nèi)可以接受的單體分子(最好是體內(nèi)原有的自然分子)，可能是構(gòu)建安全有效的基因載體的一個(gè)好途徑。出于上述思路，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中用體內(nèi)專(zhuān)職凝聚基因物質(zhì)的分子——精胺作為基本構(gòu)建單元，以不同的連接劑嘗試性地合成了一系列的可降解回到精胺起始狀態(tài)的聚陽(yáng)離子基因載體[金拓.杜子秀.以精胺為基本構(gòu)建單元并可降解為精胺的聚陽(yáng)離子基因載體(PCT專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：WO2009100645-A1；US2011076307-A1)]。精胺也曾被報(bào)道用作非病毒基因載體的構(gòu)建單元。大多數(shù)相關(guān)研究都是利用精胺來(lái)修飾脂質(zhì)體表面以形成陽(yáng)離子脂質(zhì)體[Geall，A.J.；Blagbrough，I.S.用于精胺及相關(guān)脂質(zhì)體的聚多胺同系物的快速合成，四面體.，2000，56，2449-2460.等刊物]，或者利用精胺修飾聚合物的側(cè)鏈合成聚陽(yáng)離子[Geall，A.J.；Taylor，R.J.；Earll，M.E.膽固醇氨基甲酸酯多胺類(lèi)聚合物的合成：pK(a)研究以及小牛胸腺DNA的包裹，生物共軛化學(xué)，2000，11，314-326.]。從文獻(xiàn)報(bào)道的研究看，精胺作為側(cè)鏈所形成的聚陽(yáng)離子載體基因轉(zhuǎn)染效率不高。如新加坡國(guó)立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將精胺接枝在聚磷酸酯側(cè)鏈、國(guó)內(nèi)南方醫(yī)科大學(xué)的陳健海等人將精胺接枝在葡聚糖側(cè)鏈的載體基因轉(zhuǎn)染活性均低于PEI幾個(gè)數(shù)量級(jí)[平淵，馬強(qiáng)，陳建海.葡聚糖-精胺陽(yáng)離子聚合物基因載體體外基因轉(zhuǎn)染的研究，藥學(xué)學(xué)報(bào)，等刊物]。

近年來(lái)，以精胺作為骨架構(gòu)建單元的聚陽(yáng)離子基因載體見(jiàn)諸報(bào)道。Cho等人首次報(bào)道了精胺與聚乙二醇通過(guò)羧酸酯鍵形成的可降解聚陽(yáng)離子[Jere，D.；Kim，T.H.；Arote，R.，et?al.由聚乙二醇(PEG)二丙烯酸酯與精胺構(gòu)建的聚(β-氨基酯)基因載體，重點(diǎn)工程材料，2007，342-343，425-428.]。最近，Cho等人又以N，N-胱胺基二丙烯酰胺作為連接劑將精胺聚合成聚陽(yáng)離子[Jere，D.；Kim，J.E.；Arote，R.，et?al.利用聚精胺載體輸送sh/si/ssiRNA在肝癌細(xì)胞中進(jìn)行Akt1的有效沉默.生物材料，2009，30，1635-1647.]。這兩個(gè)聚精胺陽(yáng)離子載體都顯示出了高于PEI數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)的基因轉(zhuǎn)染活性和低于PEI十幾個(gè)數(shù)量級(jí)的細(xì)胞毒性。但是這兩個(gè)聚陽(yáng)離子的降解是通過(guò)連接劑的斷裂實(shí)現(xiàn)的，精胺與連接劑之間的C-N-C鍵不能降解，精胺不能回到初始狀態(tài)而是帶有了斷裂后的連接劑的片斷，從而失去了精胺作為內(nèi)源性分子的意義。因此，我們認(rèn)為在聚陽(yáng)離子基因載體的設(shè)計(jì)上選用人體內(nèi)源性的多氨分子(精胺)作為基本構(gòu)建單元，采用體內(nèi)毒性小的交聯(lián)劑及能夠使精胺降解回到原位的連接方式進(jìn)行聚陽(yáng)離子合成還是有意義的。

Jin和du采用氨酯鍵、酰胺鍵以及能夠與伯胺形成帶有共軛π鍵結(jié)構(gòu)的亞胺的乙二醛作為連接劑，將人體內(nèi)源性多氨基單體——精胺和亞精胺聚合成聚陽(yáng)離子，顯示了較好的穩(wěn)定性和基因轉(zhuǎn)染活性[金拓.杜子秀.以精胺為基本構(gòu)建單元并可降解為精胺的聚陽(yáng)離子基因載體(PCT專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：WO2009100645-A1；US2011076307-A1)]。