納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA在腫瘤治療中的研究進(jìn)展

納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA在腫瘤治療中的研究進(jìn)展摘要RNA干擾及其作用機(jī)制被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，外源性的小干擾RNA(siRNA)已廣泛地用于從基礎(chǔ)研究到臨床實(shí)踐的很多領(lǐng)域。然而，如何有效地、特異地將siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)至靶細(xì)胞始終是使用者關(guān)注的重點(diǎn)，并已逐步成為siRNA應(yīng)用于臨床治療的瓶頸問(wèn)題之一。雖然基于病毒載體的RNA干擾既具有靶向性也顯示出高轉(zhuǎn)染效率，但病毒可能引起突變或者免疫原性等問(wèn)題。納米材料是典型的非病毒載體，尺寸小、易修飾，而且能夠有效攜帶siRNA進(jìn)入細(xì)胞并誘導(dǎo)RNA干擾。近年來(lái)，人們利用siRNA研究癌基因的功能，在癌癥治療方面取得了重大進(jìn)展。本文回顧了納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA在癌癥治療領(lǐng)域相關(guān)研究。關(guān)鍵詞：納米材料，siRNA，siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)，RNA干擾1998年Fire等人發(fā)現(xiàn)在秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)中進(jìn)行反義RNA抑制實(shí)驗(yàn)時(shí)，作為對(duì)照加入的雙鏈RNA相比正義或反義RNA顯示出更強(qiáng)地特異性阻斷相應(yīng)基因表達(dá)的效果，并且將這種現(xiàn)象命名為RNA干擾ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Fire</Author><Year>1998</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464626480">1</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Fire,A.</author><author>Xu,S.Q.</author><author>Montgomery,M.K.</author><author>Kostas,S.A.</author><author>Driver,S.E.</author><author>Mello,C.C.</author></authors></contributors><auth-address>CarnegieInstWashington,DeptEmbryol,Baltimore,MD21210USA JohnsHopkinsUniv,BiolGradProgram,Baltimore,MD21218USA UnivMassachusetts,CtrCanc,DeptCellBiol,ProgramMolMed,Worcester,MA01605USA</auth-address><titles><title>Potentandspecificgeneticinterferencebydouble-strandedRNAinCaenorhabditiselegans</title><secondary-title>Nature</secondary-title><alt-title>Nature</alt-title></titles><periodical><full-title>Nature</full-title><abbr-1>Nature</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>Nature</full-title><abbr-1>Nature</abbr-1></alt-periodical><pages>806-811</pages><volume>391</volume><number>6669</number><keywords><keyword>sex-determininggene</keyword><keyword>heavy-chaingene</keyword><keyword>protein</keyword><keyword>muscle</keyword><keyword>expression</keyword><keyword>myosin</keyword><keyword>inhibition</keyword><keyword>embryos</keyword><keyword>kinase</keyword><keyword>unc-22</keyword></keywords><dates><year>1998</year><pub-dates><date>Feb19</date></pub-dates></dates><isbn>0028-0836</isbn><accession-num>WOS:000072089500057</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000072089500057</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>Doi10.1038/35888</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[1]。2001年，Elbashir等將人工合成的21個(gè)核苷酸的雙鏈RNA導(dǎo)入到哺乳細(xì)胞中，同樣發(fā)現(xiàn)了這種序列特異性地阻斷基因表達(dá)的RNA干擾現(xiàn)象ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Elbashir</Author><Year>2001</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464626700">2</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Elbashir,S.M.</author><author>Harborth,J.</author><author>Lendeckel,W.</author><author>Yalcin,A.</author><author>Weber,K.</author><author>Tuschl,T.</author></authors></contributors><auth-address>MaxPlanckInstBiophysChem,DeptCellularBiochem,D-37033Gottingen,Germany MaxPlanckInstBiophysChem,DeptBiochem&CellBiol,D-37033Gottingen,Germany</auth-address><titles><title>Duplexesof21-nucleotideRNAsmediateRNAinterferenceinculturedmammaliancells</title><secondary-title>Nature</secondary-title><alt-title>Nature</alt-title></titles><periodical><full-title>Nature</full-title><abbr-1>Nature</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>Nature</full-title><abbr-1>Nature</abbr-1></alt-periodical><pages>494-498</pages><volume>411</volume><number>6836</number><keywords><keyword>double-stranded-rna</keyword><keyword>drosophilacells</keyword><keyword>protein-kinase</keyword><keyword>gene</keyword><keyword>methylation</keyword><keyword>inhibition</keyword></keywords><dates><year>2001</year><pub-dates><date>May24</date></pub-dates></dates><isbn>0028-0836</isbn><accession-num>WOS:000168858700053</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000168858700053</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>Doi10.1038/35078107</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[2]。自從RNAi發(fā)現(xiàn)以來(lái)，制藥公司對(duì)siRNA藥物的研發(fā)熱情空前高漲，siRNA藥物在基因疾病、艾滋病、腫瘤等人類(lèi)目前束手無(wú)策的疾病上顯現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。短短十幾年，人們已經(jīng)利用siRNA作為藥物治療多種疾病。本文總結(jié)了最近納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA在癌癥治療領(lǐng)域的相關(guān)研究。首先，簡(jiǎn)單介紹了siRNA的作用機(jī)制及其在癌癥治療方法的發(fā)展；然后，介紹了無(wú)機(jī)及有機(jī)納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA的研究工作；接下來(lái)，介紹了納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA在臨床治療中的應(yīng)用；最后，對(duì)納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA在癌癥治療領(lǐng)域應(yīng)用的挑戰(zhàn)和前景進(jìn)行了展望。siRNA作用機(jī)制及其癌癥治療潛力長(zhǎng)的雙鏈RNA被Dicer酶剪切成21-23個(gè)核苷酸組成的雙鏈RNA或者直接導(dǎo)入人工合成的siRNA后，與細(xì)胞質(zhì)中的若干個(gè)蛋白組成的沉默復(fù)合體(RNA.inducedsilencingcomplex，RISC)結(jié)合，并且RISC中的Argonaute2蛋白將siRNA解旋成單鏈，其正義鏈被剪切下來(lái)并在細(xì)胞質(zhì)中被降解掉。此時(shí)，只結(jié)合反義鏈的RISC被活化，活化型RISC復(fù)合體受反義鏈引導(dǎo)，序列特異性地結(jié)合在靶mRNA上并切斷靶mRNA，引發(fā)靶mRNA的特異性分解，這個(gè)活化RISC復(fù)合體繼續(xù)序列特異性地結(jié)合在其它的mRNA上并切斷mRNA，從而導(dǎo)致基因沉默現(xiàn)象。由于siRNA能夠簡(jiǎn)單高效地沉默靶基因的表達(dá)，因此成為研究基因功能的重要工具。而且siRNA作為藥物選擇性會(huì)更好，能夠特異性下調(diào)致病基因的表達(dá)，并不影響細(xì)胞中正?；虮磉_(dá);而且，通過(guò)合理的siRNA設(shè)計(jì)，理論上能夠沉默體內(nèi)的任何基因，這與傳統(tǒng)的小分子藥物相比更具有治療潛力。RNA干擾技術(shù)可通過(guò)調(diào)控周期素依賴(lài)性蛋白激酶（CDKs）、胰島素生長(zhǎng)因子（IGF）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）及抗細(xì)胞凋亡等因子的表達(dá)而控制靶標(biāo)癌細(xì)胞無(wú)限擴(kuò)增的行為，從而抑制癌癥的發(fā)展。細(xì)胞周期素和CDKs嚴(yán)格調(diào)控細(xì)胞的周期，因此周期素過(guò)表達(dá)會(huì)打破細(xì)胞周期而利于癌癥的發(fā)展。細(xì)胞循環(huán)素B1與腎癌、前列腺癌及胸腺癌等有關(guān)，通過(guò)siRNA抑制活體內(nèi)循環(huán)素B1的表達(dá)可以抑制前列腺癌和肺癌?；诖耍胹iRNA治療癌癥的策略就是一個(gè)通過(guò)限制或阻止癌細(xì)胞內(nèi)靶標(biāo)蛋白的表達(dá)而令癌細(xì)胞功能缺失的過(guò)程。2002年，Sharp等研究者在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中證明siRNA能夠有效抑制艾滋病感染ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[3]。2003年，宋爾衛(wèi)等研究者在動(dòng)物模型上證明通過(guò)siRNA下調(diào)細(xì)胞凋亡受體Fas基因的表達(dá)能夠避免致命性的肝損傷，提高了小鼠的存活率，首次在動(dòng)物疾病模型中展示了siRNA療法的巨大潛力ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Song</Author><Year>2003</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464665258">4</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Song,E.W.</author><author>Lee,S.K.</author><author>Wang,J.</author><author>Ince,N.</author><author>Ouyang,N.</author><author>Min,J.</author><author>Chen,J.S.</author><author>Shankar,P.</author><author>Lieberman,J.</author></authors></contributors><auth-address>HarvardMedSch,CtrBloodRes,Boston,MA02115USA HarvardMedSch,DeptPediat,Boston,MAUSA SunYatSenMemHosp,DeptHepatobiliarySurg,Guangzhou,PeoplesRChina GuangzhouMedInst,DeptCellPathol,Guangzhou,PeoplesRChina</auth-address><titles><title>RNAinterferencetargetingFasprotectsmicefromfulminanthepatitis</title><secondary-title>NatureMedicine</secondary-title><alt-title>NatMed</alt-title></titles><periodical><full-title>NatureMedicine</full-title><abbr-1>NatMed</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>NatureMedicine</full-title><abbr-1>NatMed</abbr-1></alt-periodical><pages>347-351</pages><volume>9</volume><number>3</number><keywords><keyword>gene-expression</keyword><keyword>concanavalin-a</keyword><keyword>ligand</keyword><keyword>apoptosis</keyword><keyword>fibrosis</keyword><keyword>disease</keyword><keyword>injury</keyword><keyword>involvement</keyword><keyword>inhibition</keyword><keyword>failure</keyword></keywords><dates><year>2003</year><pub-dates><date>Mar</date></pub-dates></dates><isbn>1078-8956</isbn><accession-num>WOS:000181312300037</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000181312300037</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1038/nm828</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[4]。其后，siRNA療法被廣泛地應(yīng)用于多種動(dòng)物模型，研究其對(duì)各種疾病的治療價(jià)值。2004年，AcuityPharmaceuticals公司推出首例針對(duì)老年性黃斑病變的siRNA藥物Cand5的臨床實(shí)驗(yàn)。Alnylam公司經(jīng)鼻腔給藥的siRNA藥物ALN-RSV01能夠有效對(duì)抗小鼠呼吸道合胞病毒，ALN-RSV01是首個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的抗病毒siRNA藥物。其I期臨床試驗(yàn)顯示了較好的安全性和耐受性。該siRNA藥物于2008年進(jìn)入II期臨床試驗(yàn)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zamora</Author><Year>2010</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464665282">5</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Zamora,M.R.</author><author>Budev,M.</author><author>Rolfe,M.</author><author>Gottlieb,J.</author><author>DeVincenzo,J.</author><author>Cehelsky,J.</author><author>Albert,G.</author><author>Gollob,J.</author><author>Nochur,S.</author><author>Vaishnaw,A.</author><author>Glanville,A.</author></authors></contributors><auth-address>UnivColorado,HlthSciCtr,Aurora,COUSA ClevelandClin,Cleveland,OH44106USA TampaGenHosp,Tampa,FL33606USA KlinikenPneumonolMedHsch,Hannover,Germany UnivTennessee,CtrHlthSci,Memphis,TN38163USA AlnylamPharmaceut,Cambridge,MAUSA StVincentsHosp,Darlinghurst,NSW2010,Australia</auth-address><titles><title>ResultsofaRandomizedPhase2TrialofALN-RSV01,anRNAiTherapeutic,LungTransplant(LTX)PatientsInfectedwithRespiratorySyncytialVirus(RSV)</title><secondary-title>JournalofHeartandLungTransplantation</secondary-title><alt-title>JHeartLungTranspl</alt-title></titles><periodical><full-title>JournalofHeartandLungTransplantation</full-title><abbr-1>JHeartLungTranspl</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>JournalofHeartandLungTransplantation</full-title><abbr-1>JHeartLungTranspl</abbr-1></alt-periodical><pages>S20-S20</pages><volume>29</volume><number>2</number><dates><year>2010</year><pub-dates><date>Feb</date></pub-dates></dates><isbn>1053-2498</isbn><accession-num>WOS:000274756100042</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000274756100042</url></related-urls></urls><language>English</language></record></Cite></EndNote>[5]。2008年5月，CalandoPharmaceuticals公司申請(qǐng)的治療實(shí)體腫瘤的siRNA藥物CALAA-01被美國(guó)FDA批準(zhǔn)啟動(dòng)I期臨床試驗(yàn)，這是siRNA干擾藥物治療癌癥的首例臨床試驗(yàn)。RNA干擾治療的另一大優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)治療過(guò)程不會(huì)與DNA發(fā)生相互作用，因此不會(huì)對(duì)基因組進(jìn)行永久性修飾。而且siRNA治療可以隨時(shí)終止或被調(diào)控，是一個(gè)嚴(yán)格的調(diào)控因子也經(jīng)得起生物安全性的考量。目前，siRNA的體內(nèi)基因沉默效率受限于其轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，因此發(fā)展siRNA特異的有效的轉(zhuǎn)運(yùn)方法是臨床應(yīng)用的必要前提。隨著siRNA穩(wěn)定性的提高和體內(nèi)siRNA給藥手段的建立，大量的研究者發(fā)現(xiàn)利用納米載體輸送siRNA沉默高表達(dá)的原癌基因能夠有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)。納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA未作修飾的siRNA受自身理化性質(zhì)的影響在臨床應(yīng)用中受限，其較大的分子質(zhì)量及表面攜帶陰離子的自然性質(zhì)致使其不能被細(xì)胞有效攝取。由于血液中存在核酸酶，直接注射siRNA容易被降解。然而，利用納米顆粒包裹siRNA可以有效的保護(hù)siRNA、降低免疫刺激以及介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)吞，成功實(shí)現(xiàn)siRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)。有機(jī)納米顆粒典型的有機(jī)納米顆粒是由可以自組裝成較大聚集體的聚合物或表面活性劑組成。這些材料的覆蓋面很廣，從人工合成的可降解或不可降解的聚合物到蛋白質(zhì)等天然的材料。脂質(zhì)體及樹(shù)枝狀大分子等聚合物納米顆粒是典型的有機(jī)納米顆粒。常用的環(huán)糊精-聚合物治療體系雖然不屬于嚴(yán)格意義上的納米顆粒，但也是有效的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)載體。脂質(zhì)體是由有機(jī)脂質(zhì)有規(guī)則的排列形成的水滴狀的雙層脂質(zhì)結(jié)構(gòu)。中性脂質(zhì)體較較陽(yáng)離子脂質(zhì)體有較好的生物相容性和較低的細(xì)胞毒性，但是其與攜帶陰離子的聚核苷酸的相互作用較弱，不利于有效包裹siRNA。為了能兼顧兩方面的優(yōu)勢(shì)，攜帶兩性離子的DOPC被用作siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)載體。通過(guò)DEPC包裹的siRNA靶向卵巢癌蛋白EphA2，極大的減緩了癌癥的進(jìn)程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Lee</Author><Year>2013</Year><RecNum>6</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464669990">6</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Lee,J.M.</author><author>Yoon,T.J.</author><author>Cho,Y.S.</author></authors></contributors><auth-address>CatholicUnivKorea,UijeongbuStMarysHosp,DeptInternalMed,CollMed,Uijongbu480717,SouthKorea CHAUniv,DeptApplBioSci,Songnam463836,SouthKorea</auth-address><titles><title>RecentDevelopmentsinNanoparticle-BasedsiRNADeliveryforCancerTherapy</title><secondary-title>BiomedResearchInternational</secondary-title><alt-title>BiomedResInt</alt-title></titles><periodical><full-title>BiomedResearchInternational</full-title><abbr-1>BiomedResInt</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>BiomedResearchInternational</full-title><abbr-1>BiomedResInt</abbr-1></alt-periodical><keywords><keyword>small-interferingrna</keyword><keyword>mousevascularendothelium</keyword><keyword>solidlipidnanoparticles</keyword><keyword>in-vivo</keyword><keyword>carbonnanotubes</keyword><keyword>quantumdots</keyword><keyword>goldnanoparticles</keyword><keyword>genedelivery</keyword><keyword>plasmidDNA</keyword><keyword>systemicdelivery</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>2314-6133</isbn><accession-num>WOS:000321353300001</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000321353300001</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>Artn782041 10.1155/2013/782041</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[6]。近年來(lái)，基于脂質(zhì)的納米轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)與其他材料結(jié)合，顯示出了更大的優(yōu)勢(shì)。核酸與脂質(zhì)組成的核酸脂納米顆粒（SNALPs）十分穩(wěn)定，且具有較好的基因轉(zhuǎn)運(yùn)能力。Judge等通過(guò)SNALPs包裹siRNA靶向細(xì)胞循環(huán)蛋白PLK1和KSP，在肝臟和皮下腫瘤模型中實(shí)現(xiàn)了抗腫瘤效果ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Judge</Author><Year>2009</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464672435">7</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Judge,A.D.</author><author>Robbins,M.</author><author>Tavakoli,I.</author><author>Levi,J.</author><author>Hu,L.</author><author>Fronda,A.</author><author>Ambegia,E.</author><author>McClintock,K.</author><author>MacLachlan,I.</author></authors></contributors><auth-address>TekmiraPharmaceutCorp,Burnaby,BC,Canada</auth-address><titles><title>ConfirmingtheRNAi-mediatedmechanismofactionofsiRNA-basedcancertherapeuticsinmice</title><secondary-title>JournalofClinicalInvestigation</secondary-title><alt-title>JClinInvest</alt-title></titles><periodical><full-title>JournalofClinicalInvestigation</full-title><abbr-1>JClinInvest</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>JournalofClinicalInvestigation</full-title><abbr-1>JClinInvest</abbr-1></alt-periodical><pages>661-673</pages><volume>119</volume><number>3</number><keywords><keyword>mousevascularendothelium</keyword><keyword>innateimmune-response</keyword><keyword>mitotickinesinksp</keyword><keyword>polo-likekinase-1</keyword><keyword>in-vivo</keyword><keyword>mammalian-cells</keyword><keyword>nonhuman-primates</keyword><keyword>passenger-strand</keyword><keyword>interferon-alpha</keyword><keyword>syntheticsirna</keyword></keywords><dates><year>2009</year><pub-dates><date>Mar</date></pub-dates></dates><isbn>0021-9738</isbn><accession-num>WOS:000263941000027</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000263941000027</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1172/Jci37515</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[7]。2010年12月，加拿大Tekmira藥物公司啟動(dòng)了SNALPs包裹siRNA靶向PLK1蛋白藥物的臨床I期研究。聚合物納米顆粒是生物可降解的膠狀固體，在藥物和基因轉(zhuǎn)運(yùn)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。聚合物納米顆粒包括環(huán)糊精、殼聚糖等合成聚合物納米顆粒及PEI、PLGA和樹(shù)枝狀大分子等天然聚合物納米顆粒。環(huán)糊精細(xì)菌降解纖維素過(guò)程中形成的天然聚合物，可以與小分子等形成水溶性較好的復(fù)合物。Lieskoven等開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA的環(huán)糊精聚合陽(yáng)離子系統(tǒng)，該系統(tǒng)由環(huán)糊精聚合物、PEG及人類(lèi)轉(zhuǎn)鐵蛋白組成，通過(guò)轉(zhuǎn)鐵蛋白靶向癌細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體來(lái)靶向癌細(xì)胞ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Hu-Lieskovan</Author><Year>2005</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464674364">8</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Hu-Lieskovan,S.</author><author>Heidel,J.D.</author><author>Bartlett,D.W.</author><author>Davis,M.E.</author><author>Triche,T.J.</author></authors></contributors><auth-address>ChildrensHospLosAngeles,DeptPathol,LosAngeles,CA90027USA CALTECH,Pasadena,CA91125USA</auth-address><titles><title>Sequence-specificknockdownofEWS-FLI1bytargeted,nonviraldeliveryofsmallinterferingRNAinhibitstumorgrowthinamurinemodelofmetastaticEwing'ssarcoma</title><secondary-title>CancerResearch</secondary-title><alt-title>CancerRes</alt-title></titles><periodical><full-title>CancerResearch</full-title><abbr-1>CancerRes</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>CancerResearch</full-title><abbr-1>CancerRes</abbr-1></alt-periodical><pages>8984-8992</pages><volume>65</volume><number>19</number><keywords><keyword>cellsin-vitro</keyword><keyword>gene-expression</keyword><keyword>adultmice</keyword><keyword>antisenseoligonucleotides</keyword><keyword>systemicapplication</keyword><keyword>transgenicmice</keyword><keyword>braincancer</keyword><keyword>vivo</keyword><keyword>sirnas</keyword><keyword>therapy</keyword></keywords><dates><year>2005</year><pub-dates><date>Oct1</date></pub-dates></dates><isbn>0008-5472</isbn><accession-num>WOS:000232199400054</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000232199400054</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1158/0008-5472.Can-05-0565</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[8]。該靶向轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)被稱(chēng)為CALL-01，由美國(guó)Calando藥物公司啟動(dòng)其臨床I期研究，是第一個(gè)siRNA臨床I期藥物。CALLA-01中的siRNA通過(guò)抑制和核糖核苷酸還原酶M2亞基的表達(dá)來(lái)抑制腫瘤。殼聚糖是一種天然的多糖，已經(jīng)被廣泛用于轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)粒DNA和siRNA。殼聚糖的優(yōu)勢(shì)是粘膜附著性、生物相容性、生物可降解及低成本。然而，殼聚糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)研究之間存在結(jié)果的不一致，而且高分子質(zhì)量的殼聚糖存在一定的細(xì)胞毒性，同時(shí)殼聚糖通過(guò)內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞，逃脫溶媒體也是一大挑戰(zhàn)，這些嚴(yán)重限制了殼聚糖納米顆粒在臨床研究中的應(yīng)用。PEI是常見(jiàn)的高效陽(yáng)離子聚合物轉(zhuǎn)運(yùn)載體，在siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)凌云得到了廣泛的應(yīng)用研究。PEI與攜帶負(fù)電荷的siRNA通過(guò)簡(jiǎn)單短暫的h聚合過(guò)程自發(fā)的形成多聚物，防止siRNA被核酸酶降解的同時(shí)降低siRNA對(duì)細(xì)胞的免疫刺激。然而，PEI復(fù)合物可以破壞細(xì)胞膜，引發(fā)細(xì)胞凋亡，有顯著的細(xì)胞毒性，這極大的限制了臨床應(yīng)用。PLGA是果酸和乳酸的共聚物，是FDA批準(zhǔn)的生物可降解的質(zhì)粒DNA和siRNA納米轉(zhuǎn)運(yùn)共聚物?；赑LGA的siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)具有高穩(wěn)定性、易被細(xì)胞內(nèi)吞、易通過(guò)吸附或連接的方式靶向特定的組織或器官、生物可降解、低毒及穩(wěn)定釋放等特性。但是，單純的PLGA與siRNA之間的靜電相互作用很弱，不利于裝載siRNAADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Singha</Author><Year>2011</Year><RecNum>9</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>9</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v00vtpssuaa2fbe0e9r5pd9itvpxprtf0xrz"timestamp="1464677379">9</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Singha,K.</author><author>Namgung,R.</author><author>Kim,W.J.</author></authors></contributors><auth-address>PohangUnivSci&Technol,DeptChem,BKSchMolSci,PolymerResInst,Pohang790784,SouthKorea</auth-address><titles><title>PolymersinSmall-InterferingRNADelivery</title><secondary-title>NucleicAcidTherapeutics</secondary-title><alt-title>NucleicAcidTher</alt-title></titles><periodical><full-title>NucleicAcidTherapeutics</full-title><abbr-1>NucleicAcidTher</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>NucleicAcidTherapeutics</full-title><abbr-1>NucleicAcidTher</abbr-1></alt-periodical><pages>133-147</pages><volume>21</volume><number>3</number><keywords><keyword>efficientsirnadelivery</keyword><keyword>nucleic-aciddelivery</keyword><keyword>skeletal-musclecells</keyword><keyword>inhibitstumor-growth</keyword><keyword>in-vivo</keyword><keyword>genedelivery</keyword><keyword>drug-delivery</keyword><keyword>goldnanoparticles</keyword><keyword>carbonnanotubes</keyword><keyword>responsivepolymers</keyword></keywords><dates><year>2011</year><pub-dates><date>Jun</date></pub-dates></dates><isbn>2159-3337</isbn><accession-num>WOS:000293654100004</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000293654100004</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1089/nat.2011.0293</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[9]。為了克服這一劣勢(shì)，需要在PLGA表面修飾PEI等陽(yáng)離子聚合物。樹(shù)枝狀大分子是合成的樹(shù)枝狀單分散的高度對(duì)稱(chēng)的三維球形納米顆粒，其特殊的形狀和尺寸性質(zhì)使其具有作為藥物載體的潛在能力。Arima等用葉酸α-CDE進(jìn)行不同程度的修飾，制備了HA-PEG-α-CDEs復(fù)合物，用它負(fù)載siRNA靶向葉酸受體過(guò)表達(dá)的癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)染效率得到提高。通過(guò)靜脈注射和瘤內(nèi)注射，復(fù)合物會(huì)在腫瘤組織部位富集，并且不產(chǎn)生干擾素和炎癥反應(yīng)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[10]。無(wú)機(jī)納米顆粒大量的無(wú)機(jī)納米顆粒被用于轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA實(shí)現(xiàn)成像或治療等應(yīng)用，這些無(wú)機(jī)納米顆粒包括磷酸鈣和碳酸鈣等無(wú)機(jī)鹽、石墨烯和碳納米管等碳納米材料及納米金等金屬納米顆粒。磷酸鈣(CaP)是骨骼、牙齒中的主要成分之一，具有優(yōu)異的生物相容性和生物降解性，以CaP作為siRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，可保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性，并且CaP在胞內(nèi)可迅速降解，不產(chǎn)生細(xì)胞毒性和免疫原性。但是，磷酸鈣納米顆粒自身的表面正電位低，對(duì)siRNA的負(fù)載量小，沉默效率低。對(duì)磷酸鈣納米顆粒進(jìn)行表面陽(yáng)離子修飾，增大siRNA負(fù)載量，提升siRNA轉(zhuǎn)染效率是眾多研究的重點(diǎn)，如Klesing等制備了一種功能磷酸鈣—羥基磷灰石納米棒，用PEI進(jìn)行表面陽(yáng)離子修飾，提高了siRNA負(fù)載量，顯著提升轉(zhuǎn)染效率，且對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性作用。Kakizawa等通過(guò)自關(guān)聯(lián)組裝合成聚乙二醇-聚天冬氨酸-磷酸鈣，它具有優(yōu)異的膠體穩(wěn)定性，對(duì)siRNA的包封率高達(dá)100%，在胞內(nèi)的降解速度緩慢，可有效完成siRNA緩釋ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[11]。Zhang等在CaP合成反應(yīng)體系中加入Mg2+，鈣離子和鎂離子的交換使原子結(jié)構(gòu)扭曲，減緩顆粒的生長(zhǎng)速度，可提高siRNA-CaP的轉(zhuǎn)染和沉默效率ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[12]。Stat3對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)不可或缺，Liang等用CaCl2修飾的HAP攜帶si-Stat3注射到小鼠腫瘤中，發(fā)現(xiàn)Stat3表達(dá)量和腫瘤的生長(zhǎng)明顯受到抑制ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[13]。碳酸鈣在人體生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，具有良好的生物相容性和生物降解性。以碳酸鈣作為siRNA載體有可能開(kāi)拓siRNA非病毒載體的新篇章。Wei等制備一種無(wú)定形碳酸鈣(ACC)混合納米微球，以CaIP6活化，合成ACC/CaIP6納米復(fù)合顆粒，負(fù)載siRNA靶向致癌基因AIB1，在體外具有高效轉(zhuǎn)染效率，在體內(nèi)可減緩腫瘤生長(zhǎng)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[14]。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，只有一個(gè)碳原子的厚度，是已知材料中最薄的，有優(yōu)異的物化、電子及光學(xué)特性。利用石墨烯的特性，對(duì)石墨烯進(jìn)行表面陽(yáng)離子修飾，作為siRNA運(yùn)輸載體，有很大的發(fā)展前景。Yin等用PEI和PEG修飾的石墨烯氧化物攜帶si-Stat3，靶向小鼠惡性黑色素瘤，可下調(diào)Stat3水平，腫瘤生長(zhǎng)衰退重量減少ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[15]。Feng等通過(guò)PEI和PEG連接氧化石墨烯，得到一種超小尺寸、生理穩(wěn)定、雙功能化納米氧化石墨烯，其具有優(yōu)異的轉(zhuǎn)染性能和低毒性，在低功率NIR激光輻射下，發(fā)現(xiàn)siRNA的細(xì)胞膜穿透率增加，siRNA的胞內(nèi)攝取率得到提升，且不對(duì)細(xì)胞膜造成實(shí)質(zhì)傷害ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[16]。Yang等使用PEG和葉酸修飾石墨烯，負(fù)載人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶siRNA轉(zhuǎn)染HeLa細(xì)胞，可抑制hTERTmRNA和蛋白的表達(dá)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[17]。乳腺癌的多藥抗性與MicroRNA-21的過(guò)表達(dá)有關(guān)。Zhi等合成一種氧化石墨烯納米復(fù)合物，介導(dǎo)阿霉素和miR-21-siRNA靶向乳腺癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯復(fù)合載體可明顯抑制miR-21的表達(dá)，增強(qiáng)阿霉素在抗藥細(xì)胞中的攝取，對(duì)耐藥細(xì)胞產(chǎn)生更大的殺傷作用ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[18]。碳納米管是一種由六邊形碳環(huán)結(jié)構(gòu)單元組成的層狀中空結(jié)構(gòu)納米材料，通過(guò)對(duì)碳納米管改性或功能化，可用來(lái)負(fù)載siRNA穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜，實(shí)現(xiàn)基因的內(nèi)化表達(dá)。Podesta等用功能化碳納米管攜帶siRNA，注入人肺癌移植模型體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)可以誘發(fā)瘤塊的廣泛壞死，抑制腫瘤的生長(zhǎng)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[19]。納米金是指金的納米尺度，具有高電子密度和介電特性，能與多種生物大分子結(jié)合，且不影響其生物活性。通過(guò)對(duì)納米金進(jìn)行化學(xué)修飾或改性，可作為siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)載體。Kong等合成一種表面帶高陽(yáng)離子電荷的球形金納米顆粒，通過(guò)靜電吸附作用其可與siRNA形成穩(wěn)定納米尺寸的聚電解質(zhì)復(fù)合物，有高效的胞內(nèi)攝取率和GFP基因沉默效率ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[20]。金納米顆粒是多相顆粒，用作siRNA的傳遞載體時(shí)難以確定siRNA傳遞過(guò)程中納米金的活性成分，而通過(guò)層層自組裝技術(shù)可獲得表型相對(duì)均一的金納米顆粒，以其作為siRNA的傳輸載體具有重要意義。Guo等首次通過(guò)層層自組裝技術(shù)制備了具有電荷翻轉(zhuǎn)功能的金納米顆粒，它在胞外可與細(xì)胞膜高效結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，通過(guò)電荷翻轉(zhuǎn)功能釋放核纖層蛋白A/C-siRNA到細(xì)胞質(zhì)中，可高效沉默核纖層蛋白A/C的表達(dá)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[21]。納米金的多相性造成顆粒表面結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易于團(tuán)聚和沉降。Song等以PEI作為還原劑和穩(wěn)定劑，修飾金納米顆粒，穩(wěn)定其表面結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的擴(kuò)散性能，負(fù)載siRNA靶向plk1，能顯著抑制基因表達(dá)，增強(qiáng)癌細(xì)胞凋亡ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[22]。發(fā)展與挑戰(zhàn)自從RNA干擾發(fā)現(xiàn)以來(lái)，大量用于轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA的非病毒載體得到了廣泛的研究，體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA效率得到了極大的提高。目前，已經(jīng)有部分基于納米顆粒的siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)藥物得到了FDA的批準(zhǔn)進(jìn)行癌癥治療的臨床研究。然而，要完美地實(shí)現(xiàn)特異、有效和安全的siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)，尚需解決很多挑戰(zhàn)和障礙。納米顆粒與siRNA共同治療即將納米顆粒與腫瘤細(xì)胞表面特異性受體連接，介導(dǎo)siRNA有效的靶向攝取的方法較單獨(dú)的siRNA表現(xiàn)出更好的療效，但是這個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致納米顆粒的粒徑發(fā)生變化，可能會(huì)帶來(lái)免疫刺激、毒性或攝取途徑變化等負(fù)面影響。用PEG修飾納米顆粒表面可以延長(zhǎng)其半衰期，同時(shí)也會(huì)降低其靶向作用，因?yàn)镻EG會(huì)破壞靶向分子。所以，如何選擇特異性靶標(biāo)及合理設(shè)計(jì)穩(wěn)定得的siRNA納米轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)還有待深入系統(tǒng)地研究。另外，siRNA存在脫靶效應(yīng)，所以在基于RNA干擾的癌癥治療中，必須保證siRNA的特異性，降低siRNA的脫靶效應(yīng)。比如在siRNA第二個(gè)堿基出進(jìn)行甲氧基修飾可以降低大多數(shù)與siRNA反義鏈互補(bǔ)的脫靶轉(zhuǎn)錄本的沉默水平；雙靶標(biāo)siRNA藥物可以降低潛在的脫靶效率，提高沉默靶標(biāo)基因的概率。siRNA只有短短的二三十幾個(gè)堿基，其在生物體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)較差，所以在提高siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)效率的同時(shí)也應(yīng)該提高其自身的穩(wěn)定性。比如可以通過(guò)部分甲基化修飾使得siRNA抵抗RNA酶降解的能力提高。同時(shí)，必須避免siRNA對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生免疫刺激?；陉?yáng)離子脂質(zhì)體等納米顆粒的siRNA轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)都能有效的轉(zhuǎn)運(yùn)siRNA，但也存在免疫刺激或細(xì)胞毒性等負(fù)面效應(yīng)。將來(lái)的研究必須針對(duì)這些轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的體內(nèi)生物安全性進(jìn)行系統(tǒng)研究，為發(fā)展臨床上安全、生物可降解和生物相容性好的siRNA癌癥治療藥物提供依據(jù)。參考文獻(xiàn)ADDINEN.REFLIST[1]FireA，XuSQ，MontgomeryMK，etal.Potentandspecificgeneticinterferencebydouble-strandedRNAinCaenorhabditiselegans[J].Nature，1998，391(6669):806-811.[2]ElbashirSM，HarborthJ，LendeckelW，etal.Duplexesof21-nucleotideRNAsmediateRNAinterferenceinculturedmammaliancells[J].Nature，2001，411(6836):494-498.[3]NovinaCD，MurrayMF，DykxhoornDM，etal.siRNA-directedinhibitionofHIV-1infection[J].NatureMedicine，2002，8(7):681-686.[4]SongEW，LeeSK，WangJ，etal.RNAinterferencetargetingFasprotectsmicefromfulminanthepatitis[J].NatureMedicine，2003，9(3):347-351.[5]ZamoraMR，BudevM，RolfeM，etal.ResultsofaRandomizedPhase2TrialofALN-RSV01，anRNAiTherapeutic，LungTransplant(LTX)PatientsInfectedwithRespiratorySyncytialVirus(RSV)[J].JournalofHeartandLungTransplantation，2010，29(2):S20-S20.[6]LeeJM，YoonTJ，ChoYS.RecentDevelopmentsinNanoparticle-BasedsiRNADeliveryforCancerTherapy[J].BiomedResearchInternational，2013.[7]JudgeAD，RobbinsM，TavakoliI，etal.ConfirmingtheRNAi-mediatedmechanismofactionofsiRNA-basedcancertherapeuticsinmice[J].JournalofClinicalInvestigation，2009，119(3):661-673.[8]Hu-LieskovanS，HeidelJD，BartlettDW，etal.Sequence-specificknockdownofEWS-FLI1bytargeted，nonviraldeliveryofsmallinterferingRNAinhibitstumorgrowthinamurinemodelofmetastaticEwing'ssarcoma[J].CancerResearch，2005，65(19):8984-8992.[9]SinghaK，NamgungR，KimWJ.PolymersinSmall-In