[發明專利]由含氨基單體和雜環連接劑形成的陽離子聚合物

有效

• 申請號: 201280004540.6
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN103328542A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 金拓;段詩月
• 申請（專利權）人: 金拓
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;C12N11/08;A61K47/30;A61K48/00;A61K9/50
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 牛海軍

相關申請的交叉引用

這項申請宣稱美國專利優先權為61/430,529，申請日期是2011年1月6日，相關內容通過文獻參考的形式已包含于本項申請。

貫穿此項申請，涉及包括美國專利優先權為12/843,691，申請日期是2010年7月26日。因此，以從屬權利要求公開的這些文件通過文獻參考的形式已引用于本項申請，用于充分描述此項發明的工藝水平。

發明領域

這項發明有關于一種可降解回歸至內源性單體和安全性已知產物的用于基因(DNA和RNA)載體的陽離子聚合物的結構設計和制備方法。

發明背景

海量的研究表明：特定的聚核苷酸或寡核苷酸序列，通過調控相關基因的開啟(表達)或者關閉(沉默)，在藥物治療，免疫以及組織再生等領域用作有效的治療試劑^[1]。然而，為了實現這樣的治療效果，治療基因、DNA疫苗及siRNA藥物必須輸送至靶細胞的細胞核或者細胞質。在多聚核苷酸(又稱作基因、基因物質、寡核苷酸、核苷酸或DNA和RNA)輸送載體系統里，合成載體輸送系統相比病毒載體具有一系列的優勢，比如無免疫原性、無病毒變異、借助單一的機制能夠包裹多種可選擇的基因或siRNA形成微粒、制備簡單、生產成本低^[2]。運用非病毒系統為實現有效輸送基因物質(DNA和RNA)至細胞間和細胞內的靶向位點，合成基因載體(如非病毒載體)最終必須完成一系列任務：(A)壓縮基因物質形成納米顆粒以避免核酶降解，(B)選擇性吸附至靶向細胞，(C)促進基因物質的內吞逃逸，(D)細胞質釋放基因物質，以及(E)自身代謝為無毒化產物。但是，目前已有的研究報道尚未有一并完成上述所有任務的合成輸送系統。

通常，過去十年間已報道的合成基因輸送工具歸納為下述的類型：基于陽離子脂質體的系統(稱作lipoplex)，基于陽離子聚合物的系統(稱作polyplex)，脂質體-聚陽離子組合系統(稱作lipopolyplex)和無電荷的納米微粒。絕大多數的載體系統是lipoplexes和polyplexes，這是因為含正電荷的脂質體和聚合物能夠輕易壓縮含負電荷的基因物質(DNA和RNA)形成顆粒。就基因轉染的每個環節而言，上述兩種類型系統具有不同的優勢和機制。陽離子脂質體凝聚基因物質相比聚陽離子更疏松一些^[3]卻能提供一種特殊的內涵體膜融合功能，有助于DNA或RNA以分子的形式逃逸至細胞質^[4]。另一方面，聚陽離子(陽離子聚合物)能夠以更緊密的形式凝聚基因物質，從而實現預期的對基因物質更好的保護和更大的擔載量^[5]。針對內吞逃逸，普遍的觀點認為polyplex經歷“質子海綿”過程，源于HCl持續的泵入內涵體以中和被陽離子聚合物載體消耗的質子氫，內涵體里氯離子的積聚所產生的滲透壓撐破已吞沒polyplex的內涵體膜。在這種情況下，源于基因物質以顆粒的形式而非分子的形式進入細胞質，質子化聚陽離子獲得更多的正電荷來絡合DNA或RNA。已有的報道認為破裂的內涵體可以自我修復，因此，polyplex顆粒在逃逸前又被重新包封進入內涵體^[6]。此外，聚核苷酸必須從polyplex里釋放或是萃取出來，以便發揮它們的生物學功能。似乎，聚陽離子凝聚及釋放DNA或RNA的過程是一對相反的過程，這就需要聚陽離子載體系統化學動態和生物響應。

為平衡基因凝聚和釋放的過程，一些研究人員建議使用或設計一種具有中等基因壓縮強度的陽離子聚合物載體^[7]。使用一種低分子量或是低氨基密度的陽離子聚合物是其中的一種策略^[8]。另一種策略是使用環境響應性聚陽離子來最終實現兩種相反的動作，基因的凝聚及基因的釋放^[9]。可是，此類聚合物的結構復雜，代謝途徑及代謝產物多樣化。采用可降解陽離子聚合物作為基因載體能夠成為一種更合適的方法，載體骨架的降解可實現基因的釋放，這是獨立于其凝聚DNA或RNA能力的一個過程^[10]。降解成為小分子化合物將會降低聚陽離子的化學毒性。正如文獻報道的那樣，可降解的連接劑，比如羧酸酯、磷酸酯、亞胺或二硫鍵結構里引入一種陽離子聚合物的骨架。在這個方面，酯鍵由于其平衡的穩定性和降解性，成為聚陽離子骨架里最被廣泛使用的降解結構。但是，酯鍵對親核物質具有高度的反應性，比如一級胺和二級胺^[11]，這些均是對基因壓縮和質子海綿作用關鍵性的功能團。此外，酯鍵結構降解產生的酸會中和質子海綿效應。