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)
基因治疗为诸如基因失调,感染以及癌症之类疾病的治疗提供了发现全新治疗的可能性,成功的基因治疗需要将目的基因顺利送达癌细胞,并考虑使目的基因得以适当的表达,这一过程通常借助一定的基因输送系统。基因传递系统中的载体主要可分为病毒载体和非病毒载体两大类。尽管病毒载体的基因转染效率更高,然而非病毒载体具特异靶向性,免疫原性小,不与宿主基因发生整合,造价低廉,使用方便以及可以扩大化生产,这些均优于病毒载体[1]。本课题所研究的——仿组蛋白基因载体系统除了生物载体基因输送系统所具有的一般优势特性外,其转染率也有显著的提高。
组蛋白作为天然的染色体组成成分,具备优异的核酸压缩能力[2]。有研究者将组蛋白用作基因载体进行基因疗法,发现其能有效的介导基因转运(组蛋白转染)[3]。首先组蛋白表面存在大量的精氨酸赖氨酸等碱性氨基酸,其可于DNA通过静电作用形成稳定的复合物[4]。同时经众多试验证实组蛋白包含核定位序列,其作为一种信号肽可以帮助亲和蛋白进入细胞核,这也是组蛋白用于基因转运载体的一大优势。
然而,天然的组蛋白提纯分离困难,价格昂贵。故,通过在体外合成一种既能模仿组蛋白的高效核算压缩性能,又可以继续保持其低毒性的高分子就显示出了很大的优势。本课题设想借助精氨酸与组氨酸的脱羧基产物胍丁胺与组胺和含有二硫键的二丙稀酰胱胺(CBA)通过迈克尔加成反应[5]制备成能高效压缩DNA,其具有天然组蛋白特性,即可静电结合DNA,也保持低毒性。
如今,化疗虽然仍作为治疗肿瘤的主要手段,但是其往往无规地分布于体内,而不是定向分布在药理学受体,因此治疗效果受到影响,并且对正常组织存在毒副作用[9]。同时研究表明,肿瘤细胞具有异常的生理性质。肿瘤的病理生理的异常性质主要包括:异常的血管网络,累积的实体压力,间质流体结构致密[10]。每一个异常性质对于药物传输来说都是一个屏障。而纳米微粒作为向肿瘤微环境传输物质的载体,能够跨越生物学屏障,并通过EPR效应改善药物分布,提高抗肿瘤效果,减少毒副作用,因而具有独特的优势,目前成为肿瘤治疗的研究热点[11]。故,通过构建仿组蛋白载体,控制其粒径在纳米级别,通过纳米微粒的高通透和滞留效应(EPR效应)[12],就以使得所构建的仿蛋白载体有效的渗透入肿瘤细胞。
借助仿组蛋白载体的高效核酸压缩性,构建一个一个具靶向性、安全性,又能主动转运外源基因的融合蛋白基因转运载体。首先复合物与肿瘤细胞接触,通过内吞作用将负载DNA的载体转运至肿瘤细胞内膜体内,最终进入肿瘤细胞细胞质内,从而将DNA转入至细胞内,达到靶向基因治疗肿瘤的目的。
谷胱甘肽(GSH)能帮助保持正常的免疫系统的功能,具有整合解毒作用,可延缓衰老、增强免疫力、抗肿瘤等[13]。在病理条件下,肿瘤本身存在时人体会产生氧自由基,机体则通过GSH来降低此自由基对人体正常细胞的损害[14]。故,肿瘤细胞内GSH浓度水平高[15],而其活性基团(GSH)可使CBA的二硫键还原断裂。因此被导入肿瘤细胞的仿组蛋白基因载体可以在细胞内分解,从而实现DNA的高效释放。
综上所述,本课题拟利用精氨酸,组氨酸等碱性氨基酸的脱羧基产物与二丙稀酰胱胺的迈克尔加成反应制备成仿组蛋白性质的安全低毒的高分子基因载体,探讨反应条件,胍丁胺与组胺的投料比等的变化对产物分子量,DNA压缩能力的影响,并期待借助该高分子上与穿膜肽类似的大量胍基的存在,使其具有对肿瘤细胞的高效穿透能力。
本课题拟采取的研究手段如下:
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