[发明专利]基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体及其制备方法、应用

说明书

本发明属于生物医药技术领域，具体公开了一种基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体，由包括侧链修饰DNA的可降解高分子聚合物、功能性核酸和交联剂自组装所得。与现有技术相比，本发明的DNA水凝胶在水溶液中可以室温原位自组装形成尺寸可控、大小均一的颗粒，此颗粒在生理条件下有着很好的稳定性，能够有效减缓核酸酶对包裹在DNA水凝胶内部的功能性核酸的降解作用，而且不需要任何阳离子或病毒等转染试剂即可有效输送功能性核酸至细胞质中，从而实现治疗效果，避免了所引入的阳离子或病毒等转染试剂带来的毒副作用。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，特别涉及一种基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体及其制备方法、应用。

背景技术

基因疗法是一种治疗疾病的重要方法，但是，与基因疗法相关的核酸类药物普遍存在着稳定性差、易降解、难以被细胞摄取、生物利用度低、体内分布不合理以及体内循环半衰期短等缺点(Adv.Drug Delivery Rev.,2009,8,129-138.)，这些缺点也极大地限制核酸类药物的临床应用。近年来，随着纳米科技的发展，人们开发了各种各样的载体用于核酸类药物的输送。关于输送核酸类药物的载体，主要可分为两大类，一种是病毒载体，另一种是非病毒载体。尽管病毒载体能高效的对功能性核酸进行转染，但是病毒载体本身的免疫原性与潜在的遗传毒性严重制约了其应用(Gene Ther.,2008,15,1500-1510.)。非病毒载体一般由带有正电荷的阳离子聚合物构成，例如PEI、胶束(J.Am.Chem.Soc.,2015,137,15217-15224.)、脂质体(J.Am.Chem.Soc.,2015,137,6000-6010.)等，这些阳离子聚合物通过静电作用与带有负电荷的功能性核酸结合，从而输送功能性核酸。这种策略的有效性与阳离子聚合物本身的性质有关；当阳离子聚合物所带正电荷越多时，其与功能性核酸静电作用越强，从而沉默效果越好，反之，其效果越差(J.Controlled Release,2007,123,1-10.)。但是阳离子聚合物所带正电荷越多时，将会导致严重的毒副作用(Adv.DrugDelivery Rev.,2012,64,1717-1729.)。因此，当前急需发展一种既能高效沉默基因，同时副作用又小的转染方法。随着纳米科技的发展，一类无需阳离子聚合物转染的材料引起了广泛的关注，这其中包括球形核酸(SNA)和DNA折纸结构(DNA origmi)。SNA是一种以纳米颗粒为核，表面修饰了高密度的单链或双链的核酸所形成的球形核酸，它不同与普通的单链核酸，能够识别细胞表面的受体，从而触发细胞内吞(J.Am.Chem.Soc.,2009,2072-2073.)，这样就实现在无阳离子转染试剂的作用下输送功能性核酸。相似地，DNA origmi作为一种具有三维的纳米结构的纳米粒子，同样能够与细胞表面的受体作用，触发细胞内吞(Nat.nanotech.,2012,7,389-393；Angew.Chem.Int.Ed.,2014,53,7745-7750.)。然而这两种策略中所装载的功能性核酸往往裸露在纳米粒子的外部，不能够对所装载的功能性核酸提供有效的保护。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体，实现对功能性核酸的有效输送，以解决现有输送技术中所采用的病毒衣壳或阳离子聚合物所导致的人体免疫反应、遗传毒性，以及人体脏器的炎症毒性和一些其它病症的技术性问题。

本发明的第二目的是提供一种上述基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体制备方法，实现DNA水凝胶的大小可控。

本发明的第三目的是提供一种上述基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体在制备基于基因疗法治疗疾病的核酸类药物的用途。

本发明的技术方案如下：

一种基于DNA水凝胶的功能性核酸保护性载体，由包括侧链修饰DNA的可降解高分子聚合物、功能性核酸和交联剂自组装所得。

优选为，所述的侧链修饰DNA的可降解高分子聚合物由侧链带有叠氮基团的可降解高分子与二苯基环辛炔修饰的DNA(DBCO-DNA)连接所得。