[发明专利]用于体内基因输送的自组装胶束样纳米颗粒

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2007年11月9日提交的，名为基因输送纳米颗粒的美国临时申请No.61/002,626号的优先权，该申请整体纳入本文作为参考。

关于联邦政府资助研究或开发的声明

本发明的研究是使用国立卫生研究院No.R01HL55519号拨款，在美国政府支持下进行的。因此，美国政府拥有本发明的某些权利。

发明背景

体内基因治疗依赖于基于DNA的药物的输送，形式可以是将寡核苷酸(反义寡聚脱氧核苷酸(ODN)SiRNA)或者整个基因(质粒DNA)输送进入其在细胞内起作用的位置。除了少数可以局部施药的例外情况，基因治疗的广泛临床应用还需要发展非侵入性的输送方法。非病毒系统是一种理想的DNA载体，因为其操作安全、简单，而且费用低于病毒系统。

在非病毒基因输送系统中，已经研究了基于聚合物的复合物和基于脂质的系统，脂质体复合物或包载DNA脂质体，但其在临床应用中显示出局限性。这主要是由于其缺乏体内稳定性以致不能在治疗水平上输送基因治疗剂到达靶位置。结合了基于聚合物的系统和基于脂质的系统的三级脂质体系统也已经被研究。其中，包封了PEI/DNA复合物的脂质体纳米颗粒，如bioPSL或pSPLP，已经被计划和测试在体内应用，得到结果是有希望的。然而，尽管在体内稳定而且达到靶位置的循环时间长，组合系统包括复杂耗时的制备步骤而且承载能力低。

阳离子聚合物聚乙烯亚胺(聚乙烯亚胺，PEI)及其衍生物已经被广泛的研究应用于基因输送[1-5]。PEI具有独特的优势，其在合成的聚阳离子中有最高的正电荷密度，使其可以在静电作用下与DNA有效凝聚。PEI还有一种内在机制，通过所谓的“质子海绵”机制[1，2]和核定位[6]调节“内体逃逸”，这使其具有高转染效率。在分子量从约1到800kDa的宽范围内，线性或分支状形式的，低分子量PEI已经被证明有良好的耐受性和低毒性[7]。

然而，由于在循环过程中的快速清除和RES(网状内皮系统)中的积累，PEI/DNA复合物形式的PEI在体内没有显示出显著的疗效。这主要归因于复合物整体的正电荷。尽管复合物的正电荷与细胞膜带负电的成分相互作用促进了复合物的吸收，它们也会与血液成分发生相互作用和调理作用，使复合物在血液循环中被快速清除。结果是，已有的PEI/DNA复合物几分钟内就会被从血液循环中清除，主要积累在RES器官中，例如肝和脾[8]。当注入身体时，这些PEI/DNA复合物在生理环境中还会发生DNA解离和聚合，这些因素限制了已知的PEI/DNA复合物的体内应用。

曾经尝试过几种方法以改进PEI/DNA复合物的体内稳定性[3，5，9]。如在其他纳米颗粒系统[10]中一样，已经使用聚(乙二醇)(PEG)来提高此类复合物的体内稳定性并延长其循环时间。为此目的，已经将PEG共价连接到制备好的PEI/DNA复合物上[11]，或使用连接了PEG的PEI与DNA形成复合物[12]。制备好的PEI/DNA复合物也可以使用阴离子肽和PEG的共聚物包被上PEG[13]。在结合PEI和脂质体的技术中，连接了脂质的PEI如软质酸酯PEI[14]和胆固醇PEI[15]已经被用于制备装载DNA的聚阳离子脂质体(PCL)。也已将制备好的PEI/DNA复合物包封在PEG稳定化的脂质体中，制成所谓的“预浓缩稳定质粒脂质颗粒”(pSPLP)[16]。然而，很明显还需要其他的方式提高体内基因治疗的成功率。

在非病毒基因输送系统中，已经研究了基于聚合物的复合物和基于脂质的系统，脂质体复合物或包载DNA脂质体，但其在临床应用中显示出局限性。这主要是由于其缺乏体内稳定性以致不能在治疗水平上输送基因治疗剂到达靶位置。结合了基于聚合物的系统和基于脂质的系统的三级脂质体复合物也已经被研究。其中，包封了PEI/DNA复合物的脂质体纳米颗粒，如bioPSL或pSPLP，已经被计划和测试在体内应用，得到结果是有希望的。然而，尽管在体内稳定而且达到靶位置的循环时间长，组合系统包括复杂耗时的制备步骤而且承载能力低。

发明简述