siRNA在PLGA纳米载体囊腔及表面分布的调控以及体内外功效的研究

Small interfering RNA (siRNA) has a broad application in clinical use. Nanoparticle delivery system based on FDA approved polymeric supplements appeared to be a promising solution for overcoming the in vivo barriers of siRNA. The cationic lipid-assisted PEG-b-PLGA double-emulsion nanoparticle (CLAN) was previously developed and siRNA was encapsulated inside of CLAN(Lipid), this system showed good efficacy in multiple disease models. In this project, we intended to use PLGA grafted with PAMAM (PLGA-g-PAMAM) to replace cationic lipid for CLAN(PAMAM). Preliminary experiment exhibited that siRNA was adsorbed on the outer surface of CLAN(PAMAM), compared with the CLAN(Lipid) system in which siRNA was distributed on the inner surface, CLAN(PAMAM) was more effective in down-regulating the expression of target genes. Based on the above discussions, this project will provide an effective strategy for the regulation of siRNA distribution on inner or outer surface of CLAN, which will provide new ideas for the development of polymeric nanoparticle delivery system of siRNA.

小干扰RNA（siRNA）临床应用前景广泛，基于临床药用高分子材料纳米载体的研发有助于解决其体内递送难题。我们前期研究表明，基于聚乙二醇-聚乳酸/羟基乙酸（PEG-b-PLGA）和阳离子脂质（Lipid）制备负载siRNA于PEG-b-PLGA纳米囊腔内的载体系统CLAN，在多种疾病模型中显示良好功效；本项目前期研究发现，用PLGA接枝聚酰胺-胺（PAMAM）的PLGA-g-PAMAM替换Lipid，siRNA主要吸附在颗粒表面，而不是包载在载体囊腔内；而且，相对于基于Lipid的CLAN体系，表面吸附siRNA的基于PAMAM的CLAN能更有效下调靶基因的表达。本项目在此基础上，拟通过改变PLGA-g-PAMAM的PLGA分子量、PAMAM代数，深入研究其如何影响siRNA在PLGA纳米载体囊腔内或表面的分布及其体内外功效，本项目将为发展递送siRNA的高分子纳米输送载体提供新的思路。

小干扰核酸药物（siRNA）作为一种生物药物在疾病治疗领域展现出巨大潜力。siRNA的高度特异性、高效性等特征为抗肿瘤药物开发带来了新的曙光。但siRNA分子在体内递送中面临着系统清除快、摄取困难、难以有效富集在肿瘤部位等挑战，依赖常规正负电荷的静电吸附作用难以高效siRNA，如何实现siRNA的高效递送是其临床应用的关键挑战。本项目通过在材料的化学结构与纳米载体制备方法上的精心设计，开发出一种纳米限域组装策略，制备出一种高效的siRNA递送体系S-NCNsiRNA。该体系的高效性主要体现在以下两个方面：（1）与常规体系相比，通过纳米限域组装方式制备的S-NCNsiRNA体系，大幅提高了siRNA与纳米载体的结合效率，使用的阳离子材料减少了60%左右，实现siRNA的高效携载。（2）在材料结构上结合肿瘤酸度敏感键的设计，能够使纳米颗粒到达肿瘤部位时，释放出小尺度的PAMAM-siRNA纳米复合物，从而增强肿瘤细胞对siRNA药物的摄取，实现siRNA的高效递送。在实验部分，我们首先合成出相应材料，摸索制备限域组装S-NCN体系，验证其在体外水平的酸度敏感性；并进一步在体内外水平证明S-NCN递送siPlk1能够有效下调MDA-MB-231肿瘤或细胞内Plk1基因的表达，并导致肿瘤细胞的显著凋亡，抑制肿瘤生长；最后，我们使用S-NCNsiPD-L1体系与阿霉素联合治疗CT-26结直肠癌皮下植瘤小鼠模型，其能显著抑制肿瘤的生长，并且改善肿瘤免疫抑制的微环境。基于上述研究，项目负责人在Nano today、ACS Nano、J. Controlled Release和Chem. Eng. J等高水平杂志发表论文4篇，其中IF>10论文4篇；申请中国发明专利1项，论文发表、专利申请数量以及论文质量均超过项目既定目标。本项目发展的限域组装策略为探索基于阳离子材料的新型核酸药物递送系统的研发提供了新的思路。