基于Pluronic的可降解磁性Pluronic-PEI-PEG/Fe3O4基因载体的制备及其自促进DNA转染研究

为克服目前基因载体转染效率较低且存在毒性较大的问题，本项目设计了结构新颖的磁性纳米基因载体。首先通过两步Micheal 加成方法，合成由酯键连接的含低分子量聚 乙烯亚胺（PEI）、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（Pluronic）及聚乙二醇（PEG）的可降解嵌段共聚物Pluronic-PEI-PEG，以便载体在细胞液中降解出低分子量PEI，降低其细胞毒性，而降解游离出的Pluronic，激活细胞内核转录因子NF-kB后，能与许多基因启动子区域的固定核苷酸序列结合而启动基因转录，促进DNA进入细胞核，利于提高转染效率；然后通过共混组装得到以疏水磁性四氧化三铁纳米粒子为核、Pluronic-PEI-PEG为壳的Pluronic-PEI-PEG-磁性纳米基因载体，以实现在外磁场下的靶向转染，提高转染效率。这一研究将为具有自促进转入细胞核功能基因载体的设计研究提供新的方法和理论基础。

目前基因载体存在转染效率较低、毒性较大等问题，主要与其在细胞内运输过程中所必须克服的细胞屏障能力是密切相关的。其中如何在细胞质内高效释放DNA及促进DNA进入细胞核转染问题引起了国内外研究学者的重视。我们针对高效促进DNA转染问题进行了深入研究。首先设计合成了结构新颖的磁性可降解嵌段共聚物复合物Pluronic-PEI-PEG/Fe3O4，该复合物具有优异的酸性酯键可降解性能，降解游离出的Pluronic可以有效的促进DNA进入细胞核转染。为了确保基因载体系统在细胞外稳定的同时，在细胞质内高效释放DNA，合成了由可降解酯键与二硫键相连的双重可降解载体Pluronic-PEI-SS（PA-PEI-SS），该双重纳米基因载体在高含量谷胱甘肽还原下，显著促进DNA在细胞质内释放与进入细胞核转染。此外，考察了具有地塞米松（Dexa）核靶向层状三明治结构Au-PEI/DNA/PEI-Dexa基因传递系统的细胞内核靶向性，发现体内外均具有较高的转染效率。 最后，针对如何使DNA细胞质内较彻底释放，设计合成了具有电荷翻转的Au-PEI/CS-Aco/PEI/shABCG2纳米复合物，其转染效率显著提高，且通过敲低肿瘤细胞内ABCG2的水平，增强了药物对肿瘤细胞的敏感性，有效抑制了肿瘤的成长。本课题主要围绕如何促进进入细胞核与细胞质内DNA的高效释放策略，为基因载体的潜在应用提供一些新的思路。