基于纳米颗粒的核酸递送

核酸疗法作为一种突出的、新颖的、有前景的治疗方法，在治疗糖尿病等许多遗传性疾病方面具有潜力。核酸治疗包括两部分：1）含有质粒DNA（pDNA）和小RN A的治疗核酸；2）将核酸运送到靶点的载体。治疗性核酸包括pDNA、反义寡核苷酸（AON）和RNA分子。这些分子和RNA干扰（siRNA、shRNA、miRNA）一般用于核酸治疗，其中siRNA和pDNA是基因治疗的重要核酸类型，主要作为潜在的治疗剂用于沉默缺陷基因的表达。载体分为病毒载体和非病毒载体。病毒载体包括逆转录病毒、腺病毒和慢病毒，它们在许多细胞系中比非病毒载体效率更高。至于病毒载体，核酸在衣壳内/衣壳外的包装和解包装是受控制的，病毒的能力使其能够克服靶细胞的许多细胞外和细胞内递送障碍或防御机制。然而，病毒载体也存在一些缺点，如严重的脱靶免疫原性、炎症反应和毒性等。非病毒载体包括阳离子脂质、聚合物和多肽，它们模仿病毒载体的关键特征，以类似的方式压缩和传递核酸。由于人工设计，非病毒载体通常不会立即被免疫系统识别，这使得它们比病毒载体安全得多。而且，非病毒载体的化学结构是可控的，更容易规模化和商业化合成。在设计合适的递送方法时，非病毒载体面临的挑战如下:

•  提高被动靶向的效率

•  提高细胞内生物利用度

•  诱导免疫应答

•  低核摄取

•  核酸传递中的细胞外和细胞内屏障（图 1）

图1：核酸传递中不同类型的生物屏障；BBB：血脑屏障

纳米粒子具有生物相容性好、免疫原性低、选择性靶向、循环时间短、对各种屏障有效渗透、自我释放过程中无严重副作用等优点，是一种很有前景的核酸递送载体。纳米粒子可以通过化学偶联或吸附的方式将许多生物分子或药物包裹和诱捕到其表面，其中脂质、金、二氧化硅纳米粒子和量子点已被开发为新型的纳米载体，用于将核酸递送到靶向部位。

Lipid-based纳米颗粒

基于脂质的纳米颗粒已被开发用于核酸递送。阳离子脂质体是这个系统的关键， 因为当两种成分混合在一起时，它可以将DNA凝聚成阳离子纳米颗粒。这种阳离子脂质/DNA复合物可以防止DNA的酶降解，并通过与带负电荷的细胞膜相互作用将DNA输送到细胞中。然而，这些以阳离子为基础的递送系统面临着一些缺点，如基因转移效率低、循环时间短以及与炎症和补体激活相关的毒性。因此，科学家们开发了一种聚乙二醇化的阳离子脂质体双分子层，通过各种方法包裹核酸物质。该系统在核酸周围有一个双层外壳，粒径更小（小于100 nm），体内稳定性更好。Hope等人开发了二烷基胺iL纳米颗粒（iLNPs，使用氨基脂质作为核心聚合物），增强了siRNA在靶点的递送。他们发现siRNA进入肝细胞通过这个传递系统被加速。

金纳米粒子

金纳米颗粒（AuNPs）可以通过各种稳定剂如聚合物、配体、生物分子、树状大分子和表面活性剂来稳定。然而，这些稳定剂不仅会影响相对不稳定性和聚集性， 还会影响细胞摄取和毒性。因此，对AuNPs表面进行工程化处理，使其能够应用于基因传递和作为核酸载体变得十分重要。2001年，McIntosh等人报道了AuNPs与阳离子季铵化合物功能化，然后再通过静电作用结合到pDNA 上。这种独特的成分保护pDNA免受酶降解，并且还可以调节RNA聚合酶的转录。

硅纳米颗粒

作为DNA的短核苷酸序列，AONs通过沃森-克里克碱基配对在mRNA和蛋白水平上抑制基因表达。这些分子是治疗具有基本遗传成分的疾病（如病毒感染和癌症）的有希望的治疗剂。然而，它们也存在细胞内摄取和稳定性差等问题，导致治疗用途有限。Zhu等人开发了聚l -赖氨酸修饰的二氧化硅纳米颗粒（PMS-NPs）来结合和保护AON。他们发现PMS-NPs在人鼻咽癌细胞和HeLa细胞中表现出明显低的细胞毒性。

量子点

量子点（量子点）具有独特的光学特性，是尺寸和形状可调的成像的理想矢量。它们还具有在宽激发范围下发射窄对称带，抗光漂白稳定性以及在大表面积上被功能化的可用性等特性。此外，量子点在提高siRNA进入靶细胞的效率和追踪

siRNA在体内或体外细胞中的分布方面显示出巨大的潜力。Wu等人合成了一个功能CdSe/ZnS量子点配合物QD-SMCC/siSOX9。利用磺基琥珀酰亚胺基-4-（n -马来酰亚胺甲基）环己烷-1-羧酸盐（磺基- SMCC）激活聚乙二醇包被的量子点。该QD-SMCC/siSOX9作为siRNA的基因载体，探索了SOX9 RNA干扰对间充质干细胞（MSCs）软骨分化的影响。结果表明，QD-SMCC能够有效结合并将 siRNA传递到MSCs中。QD-SMCC转染效率为68.6%，优于PEI的56.4%。此外，ZnS外壳和PEG涂层也大大降低了QD-SMCC的细胞毒性。

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