[发明专利]用于对短链核酸转染的SOF纳米基因载体及制备方法和应用

说明书

本发明属于基因转染技术领域，具体为一种用于对短链核酸转染的SOF纳米基因载体及其制备方法和应用。SOF纳米基因载体，是以四苯甲烷为核心、端基为芳基吡啶盐基团或者异喹啉盐基团的四面体单体分子与葫芦[8]脲在水相中通过自组装获得的SOF纳米粒子，其粒径在10‑300nm之间，大小可调；该SOF纳米粒子具有介孔孔道，作为装载基因的储纳空间。SOF纳米基因载体的正电荷多孔特征与带负电荷的核酸分子之间有很强的相互作用力，可以有效吸附核酸分子结合形成纳米粒子，纳米颗粒可被细胞吞噬，在细胞内脱离框架结构后，治疗基因扩散转移进入细胞核。SOF纳米基因载体的阳离子孔隙对一定长度的核酸在多种细胞中具有非常良好的转染效果。

技术领域

本发明属于基因转染技术领域，具体涉及一种能够对多种细胞进行有效基因转染的纳米基因载体及其制备方法与应用。

背景技术

基因治疗是将治疗基因或靶向基因导入靶细胞，使得治疗基因或靶向基因在细胞内表达，从而治疗因基因异常或缺陷而导致的疾病，是目前医学治疗研究领域中一种新的治疗手段，已被广泛应用于癌症、遗传性疾病、心血管疾病、感染性疾病以及自身免疫性疾病等多种疾病。基因治疗分为治疗基因或靶向基因的选择，治疗基因或靶向基因导入靶细胞和治疗基因或靶向基因在靶细胞中表达三个部分。其中最关键的部分就是第二步——治疗基因或靶向基因导入靶细胞（基因转染或基因传递）。对于游离的基因而言，其可以被内吞进入细胞，但是过程太慢且基因（DNA或RNA）对血清中的核酸酶的消化作用异常敏感，容易被降解，使得基因传递效果很差。细胞内外的障碍都会阻碍基因的传递、转录及表达，因此基因治疗需要合适的转录系统。有效的基因载体对于基因治疗手段很重要，目前的临床基因治疗的主要挑战在于缺乏高效、安全的基因载体。

基因载体大致可分为病毒类载体和非病毒类载体两大类。病毒类载体能够在多种细胞中实现高效基因转染，生物相容性好，也是目前临床基因治疗中选用较多的载体，但是，病毒转染方法存在免疫原性、遗传毒性等安全问题，且准备程序复杂，不易大规模制备，在一般实验室中很难普及。非病毒类载体，主要分为阳离子脂质体型基因载体和阳离子聚合物型基因载体，能够在一定程度上克服这些弱点，具有更好的生物安全性，且易于大规模制备。脂质体型基因载体具有操作快速简便，结果可重复，转染效率高的优点。但是，一些细胞系对阳离子脂质体型基因载体较为敏感，从而需要进行条件优化，有的细胞系不容易转染，同时血清的存在也会干扰复合物的形成，导致转染效率降低，同时研究发现阳离子脂质体型基因载体仍然含有一定的细胞毒性，可能会干扰细胞代谢，临床应用研究会有一定的限制。

近年来，科学家们已经报导了多种阳离子型聚合物材料被应用于基因载体进行基因转染的工作，阳离子聚合物是一类新兴研究的基因载体，这种阳离子聚合物型基因载体转染能力更强，在血清中具有一定的稳定性，结果可重复，但是这类材料通常限制细胞系，对细胞膜的破坏作用较大，即细胞毒性较大，难以被生物降解，同时聚合物很容易被血浆排除，较难应用于生物体内，许多研究者对阳离子聚合物型基因载体进行结构修饰，来改善其毒性和应用前景。

本发明发现三维超分子多孔有机框架材料（3D SOF）作为纳米基因载体，具有低毒、高稳定性、较高负载量、强的相互作用以及溶液相中周期排列等优点。本发明通过溶液相自组装的手段，设计合成一系列以四苯甲烷为核心，端基为芳基吡啶盐基团或者异喹啉盐基团的四面体分子，利用葫芦[8]脲（CB[8]）的疏水空腔包结两分子芳基吡啶盐基团或者异喹啉盐基团，构筑一系列自组装3D SOF材料。利用其前面提到的优势，特别是水溶性、低毒、阳离子型多孔的特点，发展其成为新型的均相超分子自组装基因载体材料，从而实现其在基因治疗手段中基因转染或传递方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服阳离子脂质体型基因载体和阳离子聚合物型基因载体细胞毒性较大，并只对限制细胞系以及较大质粒DNA具有较高转染效率的问题，提供一种能对多种细胞进行小片段核酸高效基因转染的纳米基因载体及其制备方法和应用。