超高转染效率非病毒载体的构建与机理探索文献综述

 2022-12-29 19:02:15

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一.研究背景

1.1肿瘤治疗的现状

恶性肿瘤仍然是影响人类生命健康的重要疾病,其死亡率呈现逐年上升的趋势。因此不断发展恶性肿瘤的治疗方法尤为重要。肿瘤的治疗方法主要包括手术、放疗和化疗,其中化疗为肿瘤治疗的主要手段。然而化疗药物的使用常伴随肿瘤耐药,进而影响治疗效果[1]。近年来在临床治疗过程中,多种新的治疗手段不断出现,其中基因药物治疗受到广泛关注。基因治疗与传统治疗相比,具有十分明显的优势。其原理是将治疗基因递送到特定的肿瘤组织或者细胞进行适当的表达,从根源上修正或补偿基因缺陷或异常所导致的疾病,特异高效的治疗肿瘤[2]。

基因治疗的目的是将治疗基因递送到靶细胞,基因表达并发挥作用,但是以下几个问题极大地影响了基因治疗的效率:1.由于体内细胞或组织中存在核酶,裸基因在递送过程中易被降解。2.裸基因缺乏靶向性,不能被精准的递送到靶细胞,引起毒性反应。3.裸基因带负电,细胞膜也带负电荷,因此裸基因与细胞膜之间发生排斥反应,难以被细胞摄取[3]。因此基因药物需要载体的保护,才能准确高效的到达靶细胞并被摄取、表达进而发挥作用。目前的基因载体主要包括病毒载体和非病毒载体。病毒载体对靶细胞的转染效率极高,但是其负载率低,靶向性差,安全性差并且具有强烈的宿主免疫排斥反应,这些成为病毒载体用于基因治疗的最主要障碍;而非病毒载体毒性低、免疫反应低、具有较好的靶向性、易于组装,因此目前非病毒载体成为基因载体的一大研究热点[3,4]。

1.2基因递送系统用于肿瘤治疗

肿瘤组织血管丰富,结构特殊,表现为血管内皮间隙较大,大约为400~800nm,淋巴回流较少,而纳米药物的粒径一般控制在1~100nm左右,所以纳米药物可以选择性的在肿瘤组织处聚集(EPR效应)[5-7],实现被动靶向。为了提高细胞摄取,采用正电荷材料与带负电的DNA以静电作用结合形成纳米粒[8,9],但是由于血液中蛋白质以及细胞等成分表面带有负电荷,因此带有正电荷的纳米粒在血液中不稳定,易引起血液中成分的聚集,引起较严重的毒性反应,另外,带正电的纳米粒易被网状内皮系统清除,寿命较短。

1.3 pH响应性纳米递送系统

为提高肿瘤治疗的靶向性以及安全性,近年来,基于肿瘤微环境和正常组织微环境之间的差异来设计微环境响应性纳米递送系统,在肿瘤治疗中成为一大热点。微环境响应性递送系统包括还原性环境响应、pH响应等,其中pH响应性纳米递送系统备受关注。肿瘤微环境为弱酸性,pH为6.8左右,肿瘤细胞内pH值进一步下降,内涵体和溶酶体的pH值下降至5.0左右。肿瘤微环境以及肿瘤细胞内pH值低于正常组织的原因主要是肿瘤细胞增殖速度过快,大量消耗氧气,导致肿瘤组织周围以及细胞内氧气不足,因此肿瘤细胞能量供应主要依靠糖酵解,产生大量乳酸,同时,淋巴循环不畅使酸性物质蓄积,导致肿瘤组织及肿瘤细胞内形成弱酸环境。pH响应性纳米递送系统指在正常组织生理条件下(pH=7.4),纳米递送系统稳定存在,保护内部药物免遭破坏,当纳米粒到达肿瘤组织或者肿瘤细胞内微环境时,由于pH由7.4转变为6.8左右或者5.5左右时,包衣材料发生pH响应,释放出纳米粒,进而释放出内部药物,从而发挥治疗作用[10-12]。

二.研究内容

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