[發(fā)明專利]一種基于基因干擾載體和鐵納米粒子用于殺滅癌細胞的組合物及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010173472.2
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111249477B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王進科;高金良;羅濤
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: A61K48/00
• 分類號: A61K48/00;A61K33/26;A61K31/7088;A61K47/58;A61P35/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孫斌

本發(fā)明公開了一種基于基因干擾載體和鐵納米粒子用于殺滅癌細胞的組合物及其應(yīng)用，該組合物包括基因干擾載體和鐵納米粒子，所述基因干擾載體為癌細胞特異性啟動子DMP控制的CRISPR/Cas13a表達載體或microRNA表達載體，該載體所表達的Cas13a?gRNA或microRNA可靶向抑制細胞內(nèi)鐵代謝及活性氧相關(guān)基因的表達，其中鐵納米粒子進入細胞后可降解產(chǎn)生鐵離子、升高活性氧水平。本發(fā)明在基因干擾載體和鐵納米粒子共同作用下，可導(dǎo)致癌細胞內(nèi)鐵離子及活性氧水平急劇升高，誘發(fā)癌細胞發(fā)生顯著的鐵凋亡，本發(fā)明的提出的基因干擾載體和鐵納米粒子組合可用于制備新型癌癥治療試劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及癌癥基因治療生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于基因干擾載體和鐵納米粒子用于殺滅癌細胞的組合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

癌癥是困擾人類健康和威脅人類生命的重要疾病。在于癌癥的長期斗爭中，人類已經(jīng)發(fā)展了手術(shù)、化療、靶向治療、免疫治療等多種癌癥治療手段，也取得了顯著的進步，癌癥生存率顯著提高。但目前癌癥治療的水平，仍然于廣大患者對健康和生命的期望存在很大的距離。因此，積極發(fā)展新型癌癥治療技術(shù)仍是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的持續(xù)努力的目標(biāo)。基因治療是未來醫(yī)學(xué)的前沿領(lǐng)域和技術(shù)高地，基因治療在遺傳病治療領(lǐng)域取得的進展已經(jīng)受到醫(yī)學(xué)界的矚目，但該技術(shù)用于癌癥治療尚沒有顯著突破。因此，探索癌癥單基因治療技術(shù)也發(fā)展新型癌癥治療技術(shù)的主要突破口。

癌癥基因治療就是通過向癌細胞內(nèi)導(dǎo)入遺傳物質(zhì)，通過遺傳物質(zhì)發(fā)揮治療作用，干擾癌細胞生長或殺滅癌細胞。特別是向細胞中導(dǎo)入某種基因，通過表達基因產(chǎn)物如干擾RNA或蛋白，引發(fā)癌細胞生長抑制或凋亡、壞死。基因治療中兩個問題至關(guān)重要，一是基因的選擇，直接決定治療效率；二是控制基因只在癌細胞中表達，即癌細胞特異性。相對而言，基因的選擇問題不大，基于目前基因組科學(xué)對大量基因功能的研究，不少基因特別是編碼干擾RNA及其抑癌蛋白的基因，導(dǎo)入細胞后其表達產(chǎn)物都會或多或少產(chǎn)生對癌細胞的抑制作用。最關(guān)鍵的是如何控制基因只在癌細胞中表達，即癌細胞特異性。目前基于合成生物學(xué)原理，已經(jīng)發(fā)展了一些基因開關(guān)，用于控制基因在癌細胞中的特異性表達，但這些基因控制元件構(gòu)成復(fù)雜、效率較低，與應(yīng)用還有較大的距離。

作為細胞的基本生物學(xué)現(xiàn)象，程序性細胞死亡(PCD)在消除多細胞生物中不需要的或異常的細胞中起著重要作用，這對于正常發(fā)育、體內(nèi)平衡以及預(yù)防過度增殖性疾病(例如癌癥)至關(guān)重要。最近，作為一種新型的PCD，鐵凋亡(ferroptosis)引起了越來越多的關(guān)注。斯托克韋爾(Stockwell)等在2012年鑒定出鐵凋亡是一種鐵依賴性形式的非凋亡調(diào)控性細胞死亡。鐵凋亡依賴于細胞內(nèi)的鐵，而不依賴于其他金屬，并且在形態(tài)、生化和遺傳上與其他眾所周知的調(diào)控性細胞死亡類型如細胞凋亡(apoptosis)、壞死(necrosis)、壞死性凋亡(necroptosis)及自噬(autophagy)等不同。然而，鐵凋亡與細胞內(nèi)活性氧(ROS)水平升高有關(guān)，可以通過鐵螯合或細胞鐵攝取的遺傳抑制來阻止。通過谷胱甘肽過氧化物酶4(GPX4)失活的細胞組分可誘導(dǎo)鐵依賴性形式的細胞死亡，因為這會導(dǎo)致ROS在膜脂質(zhì)上的積聚。

盡管已證明ROS可調(diào)節(jié)細胞存活，但高水平的ROS會引起不可逆的細胞損傷，從而導(dǎo)致各種類型的癌細胞發(fā)生凋亡、自噬和壞死。到目前為止，許多研究已證實某些天然產(chǎn)物可通過上調(diào)ROS水平而在乳腺癌中產(chǎn)生特定的殺傷作用，這表明ROS可能介導(dǎo)凋亡的選擇性激活，從而特異性殺傷癌細胞。當(dāng)亞鐵(ferrous iron，F(xiàn)e²⁺)與過氧化物和氧氣一起存在時，可通過芬頓(Fenton)反應(yīng)生成ROS。鐵不僅直接參與許多與鐵凋亡有關(guān)的反應(yīng)，而且還負責(zé)由芬頓反應(yīng)介導(dǎo)的ROS積累，這一點已被鐵攝取增加和鐵螯合劑的抑制作用所證明。ROS水平通常通過抗氧化劑生產(chǎn)和鐵轉(zhuǎn)運系統(tǒng)相結(jié)合來平衡，典型的鐵轉(zhuǎn)運系統(tǒng)包括運鐵蛋白(transferrin)的攝取、鐵蛋白(ferritin)的貯存和鐵轉(zhuǎn)運蛋白(ferroportin，F(xiàn)PN)。包括轉(zhuǎn)鐵蛋白(transferrin，Tf)、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(transferrin receptor 1，TFR1)和FPN在內(nèi)的三種蛋白質(zhì)在調(diào)節(jié)體內(nèi)鐵含量的平衡中起著關(guān)鍵作用。