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小干扰RNA体内递送的纳米载体技术 (舜纳纳米 核酸药物载体)

人阅读 发布时间:2020-12-28 00:28

 
        RNA干扰(RNA interference,RNAi)的发现与研究,为基因治疗带来了新的契机,其已发展成为一种非常有潜力的基因治疗手段。1998 年,Kim WJ等[1]在线虫体内首次发现双链RNA(Double strand RNA,dsRNA)能使基因表达沉默。外源性dsRNA 进入细胞后,可被Dicer 酶识别加工成21~23 个核苷酸的短链RNA,即为小干扰RNA(siRNA)。siRNA 进入细胞后,可与细胞质中的蛋白质形成RNA诱导沉默核酸蛋白复合物(RNA-induced silencing complex,RISC),与序列互补的靶mRNA 结合,对mRNA 进行酶切,阻断相应蛋白的翻译。siRNA 具有特异性、高效性,是特异性抑制基因表达的强效方法。目前,RNAi技术已用于肿瘤、癌症、糖尿病以及基因探测等。但是,siRNA 在体内易被核酸酶快速酶解,其跨细胞膜转运能力弱、半衰期短、体内基因沉默效率很低。因此,siRNA需要借助合适的、安全的、有效的体内递送系统才能很好地发挥治疗作用。

        目前,siRNA 的递送策略主要分为物理策略、共价结合策略以及病毒和非病毒载体递送策略。近年来,纳米微粒递送系统如纳米粒、纳米颗粒、树枝状聚合物以及脂质体等用于体内递送siRNA备受青睐并被广泛应用研究,其能够改善siRNA体内稳定性,增强靶向特异性,提高细胞/组织对siRNA 的摄取,最终提高基因沉默效率,降低毒副作用。因此,现对现行siRNA 纳米微粒系统的体内递送研究现状进行整理,为开发新型体内递送siRNA纳米微粒系统开阔思路。

        纳米微粒系统用于体内递送siRNA阳离子共聚物纳米微粒系统:阳离子共聚物能与siRNA通过静电吸附作用而自组装呈纳米微粒,从而有效防止siRNA 被核酸酶降解。阳离子共聚物由于合成简便、储存稳定、基因荷载率高、免疫原性低等优点而被广泛用于荷载siRNA 制备纳米微粒复合物。然而,转染效率低是合成纳米载体存在的最大问题。因此,后续研究可考虑采用靶向配体修饰共聚物,利用受体介导的靶向作用增加细胞或者组织的摄取等。其中PEI 与树枝状聚合物是近年来研究最为广泛的阳离子共聚物。生理条件下,PEI 分子中有1/6~1/5 的氮原子是质子化的,具有“质子海绵效应”,高的电荷密度及较强的缓冲能力,能增强siRNA 纳米微粒从内涵体中释放。以小鼠皮下注射肿瘤细胞作为肿瘤模型,小鼠腹腔注射荷载siRNA PEI 纳米微粒系统后,肿瘤细胞生长速度较对照组显著减慢,但PEI 分子表面高的正电荷密度会导致严重的细胞毒性,限制其应用。因此,可通过对PEI 进行结构修饰以降低毒性并保持基因递送效率。PEG 修饰的荷载siRNA PEI 纳米微粒已成功应用于体内递送siRNA。该纳米微粒系统能够靶向胃癌细胞的CD44v6 受体,经PEG修饰后纳米微粒的细胞毒性降低,体内稳定性增加,与血清蛋白的非特异性结合减少,转染效率仍较高。C57BL/6小鼠尾静脉注射给予3 μg荷载siRNA PEI-PEG 纳米微粒系统后无死亡现象,也未观察到急性毒性,纳米微粒的半衰期大于30min,而荷载siRNA PEI纳米微粒的半衰期仅为13min。树枝状高聚物聚酰胺-胺(Polyamidoamine,PAMAM)已用于荷载及体内递送siRNA。PAMAM递送siRNA 的效率与其代数有较大的关系。PAMAM内部正电荷能够荷载siRNA,有效保护siRNA 在体循环过程中免受核酸酶的降解。荷载siRNA PAMAM纳米微粒能够有效地将siRNA递送至癌细胞,使其在肿瘤组织部位聚集,避免化疗产生的副作用。

        纳米脂质体是由磷脂、胆固醇等膜材包合而成,具有类似生物膜结构的双分子小囊。阳离子脂质可与带负电的siRNA 通过静电相互作用将核酸结合到脂质囊泡上形成脂质纳米微粒复合物。利用脂质纳米微粒体内递送siRNA 可显著提高siRNA对靶基因的沉默效果。其中阳离子脂质体,如1,2-二油酰基-3-三甲基氨基内烷(DOTAP)已广泛用于制备荷载siRNA 脂质纳米微粒。目前,文献报道将DOTAP、鱼精蛋白硫酸盐以及siRNA制成新型脂质纳米微粒,得到的三重脂质纳米微粒粒径大约在100 nm左右,该脂质纳米微粒的基因沉默效率高于荷载siRNA DOTAP脂质纳米微粒,同时也证实了鱼精蛋白可以有效地压缩核酸类物质。采用阳离子以及融合类脂制备稳定的荷载核酸脂质纳米微粒能够有效地增加胞内摄取以及内含体逃逸。静脉注射荷载抗乙型肝炎病毒的siRNA 脂质纳米微粒能够有效地延长其血浆半衰期。Judge AD等制备了荷载抗PLK1 和KSP的siRNA脂质纳米微粒,小鼠尾静脉注射该脂质纳米微粒在小鼠肝脏肿瘤模型以及皮下肿瘤模型均表现出抗肿瘤活性。脂质纳米载体是现在较为热门的siRNA 体内递送系统,但是其毒性以及易引起siRNA 脱靶效应等问题,限制了其在体内的应用。后续可考虑对脂质纳米微粒进行PEG化修饰,以及降低其毒性;采用有效的配体修饰脂质纳米微粒,有效地靶向靶细胞及靶组织,降低其脱靶效应。目前PEG 化的多柔比星已成功在美国上市,这也显示了脂质纳米微粒在临床应用方面的潜力。

siRNA纳米微粒系统的临床试验
        目前,荷载siRNA 纳米微粒系统用于体内递送siRNA已有部分进入临床试验阶段。美国Calando公司的CALAA-01纳米微粒系统进行体内递送siRNA,用药后患者疾病稳定,肿瘤生长缓慢,肿瘤组织切片检测到纳米微粒及siRNA。转移性黑色素瘤患者在不同治疗周期阶段治疗后,在自愿的基础上获得活检组织3 例,与用药前组织水平相比,核糖核苷酸还原酶M2 mRNA和蛋白量降低,并显示siRNA纳米微粒呈剂量依赖性地在肿瘤组织中累积,证明了siRNA 可在人体肿瘤中引起RNA干扰效应,可用作特异性基因疗法。其他,如加拿大Tekmira公司、美国Alnylam公司和美国Marina公司等也有荷载siRNA纳米微粒系统产品进入临床前或者临床试验。



        纳米医学网可提供核酸纳米药物LNP构建与表征服务,具体可负载lncRNA、miRNA、siRNA、质粒以及CRISPR-Cas9基因(含CRISPR-Cas9蛋白)编辑系统的,施用于包括血循环、皮下、眼部、腹腔、关节在内的给药治疗方式,发挥治疗免疫等功效。舜纳纳米提供上述生物纳米产品的载体构建、处方优化、表征测试、体内外模型药效学及生物安全性评价服务,诚挚欢迎医药企业、医院高校科硏院所与舜纳研发中心长期合作,联合项目研发、技术申报、成果转化及人员实地交流。已有部分经典合作案例:
   
No. 载入物 合作单位 给药途径 疾病模型
1 siRNA 上海交通大学第一人民医院 静脉给药 耐药肿瘤
2 miRNA、质粒 南方医科大学 腹腔、口服、静脉 消化疾病
3 mRNA 天境生物科技(上海) 静脉 体内再生
4 IncRNA 中山大学眼科中心 眼部 眼科疾病
5 miRNA 中南大学湘雅医院 透皮 皮肤疾病
6 CRISPR-Cas9基因及蛋白 广西医科大学第一附属医院 关节腔 软骨疾病



欢迎关注我们的科研产品Cas9编辑基因阳离子囊泡(SN-NP-R51) 
                                           
                                                                        

                                                                      阳离子纳米囊泡(Cas9编辑基因载体)    

                                        主要组成:阳离子组分(进口多聚物材料)、靶向因子
                                         制备方法:薄膜匀化法
                                         粒径控制:100-150 nm 

                                         平均电位:~+30 mV   
                                         包载因子:Cas9编辑基因  
                                         储存条件:4℃低温   
                                         使用周期:6-12个月 


       
       值得分享的是,舜纳纳米自成立以来,坚持“专注转化 服务医工”的践行理念,先后为多家上市生物医药及创新器械企业提供生物纳米技术开发,并与全国近百家医疗单位开展纳米医疗技术研发合作,有效开展医工交叉实践,获得了良好的产业信任与业内口碑;并依托纳米医学网将自身的优势技术与医疗平台的“辐射”能力,加速推进新材料、新技术在免疫、肿瘤、心血管、骨科、眼科、皮肤等六大临床中心的实践转化,积极促进合作技术项目的开发及转化。在可见的未来,舜纳将与医工各界人士深入合作,为健康医疗事业提供更好的服务与产品。

 

 


                       
  
                      上海舜纳生物科技有限公司 纳米医学技术研发中心  Sunlipo Biotech Research Center for Nanomedicine 

                                            邮箱:sunlipotech@163.com(技术服务)info@med-nanotech.com(应用开发)

                                                                    电话:86-21-5127 9909   传真:86-21-5193 6393

                                                                                       www.med-nanotech.com

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