[发明专利]聚乙烯亚胺类化合物抗电离辐射损伤的新功能及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及聚乙烯亚胺类化合物的抗电离辐射损伤防护作用新功能及其应用。

背景技术：

随着核能、电磁能等在军事、科技及日常生活中的广泛应用，人们接触辐射的机会日益增多，针对辐射损伤的防治药物也已成为目前生物医学研究的重点领域之一。辐射损伤防治药物是救治与防护电离损伤引起医学危害最有效和直接的手段之一，接触前后均可使用而作用有所不同。研究最多的电离辐射损伤防治药物主要有：含硫化合物、激素类、植物药、细胞因子类以及一些基于辐射损伤机制研究的新型药物。迄今已有报道的具有辐射损伤防治作用的物质大多存在局限性，如防护作用不显著、毒性较大无法应用于临床等。因此，开发特异、高效、低毒、具有自主知识产权的抗辐射损伤药物，对加快现有辐射损伤防护药品升级换代，满足应对核恐怖的威胁以及肿瘤病人放疗损伤防护等的实际需求具有重要意义。

Toll样受体5(Toll-like Receptor 5，TLR5)属于TLR受体家族，是一类在天然免疫系统识别中发挥重要作用的受体，主要在肠上皮细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞表达。TLR5属于模式识别受体，下游主要信号通路是NF-κB通路，目前已知其唯一天然激动剂是细菌鞭毛蛋白(flagellin)。动物实验证明，以fiagellin结构为基础的多肽药物CBLB502具有显著的放射保护和肿瘤放疗保护的双重作用。

聚乙烯亚胺(polyethylenimine，PEI)是一种具有较高阳离子电荷密度的化合物，又称聚氮杂环丙烷。CAS：9002-98-6，熔点范围73℃-75℃，沸点250℃，可以溶于水，目前商品化的产品分子量大约在600-250000不等，通过实验室合成还可以获得其它分子量的PEI。PEI主要有线型(分子式(C2H5N)x)和分枝状(分子式(-NHCH2CH2-)×[-N(CH2CH2NH2)CH2CH2-]y)两种结构形式(其中x和y为大于或等于1的整数)。近年来对其结构进行改造，获得了超高分枝的PEI分子。PEI通常在工业领域用作阳离子絮凝剂、废水废气处理剂等；在生物医药领域的应用主要是用作基因转染的载体，是一种非常有希望获得临床应用的的基因治疗转运载体；也有报导，分枝状聚乙烯亚胺(PEI)单独或与三种不同类别的常规抗菌药物(如两性霉素B、氟康唑和多黏菌素B)联合对白念珠菌具有很好的抗真菌效果。

我们课题组多年来致力于宿主抗病毒天然免疫反应和TLR信号转导等领域的研究，成功克隆了人TLR5基因全长，建立了TLR5介导的NF-κB通路激活剂筛选细胞模型，利用此模型，筛选并获得了一种新的抗电离辐射损伤防护作用的聚乙烯亚胺类化合物，为研究开发电离辐射损伤防护和治疗药物以及肿瘤病人放疗引起损伤的防护和治疗药物提供了技术基础。

发明内容：

本发明的目的是：基于TLR5受体激动剂能够激活NF-κB和宿主天然免疫反应，从而发挥辐射保护作用的机制，提供一种激活TLR5受体、具有电离辐射损伤保护作用的化合物。

具体来说，本发明建立了TLR5介导的NF-κB通路激活剂筛选细胞模型，利用此模型进行筛选，发现聚乙烯亚胺类化合物PEI具有激活TLR5受体的特性，并且对受到电离辐射损伤的小鼠具有保护作用，是一种新型的抗电离辐射损伤化合物，可以开发成为新型电离辐射损伤防护和治疗药物以及肿瘤病人放疗引起损伤的防护和治疗药物。

本发明中PEI分子辐射保护作用的突出优点体现在：(1)高效性：通过报告基因荧光素酶活性检测法发现，PEI分子在0.1-1.0μM浓度范围内能够激活TLR5受体，使TLR5下游NF-κB报告基因荧光素酶活性显著升高，并且呈现剂量依赖性；对于接受总剂量8Gy射线照射的C57BL/6J小鼠，PEI在5-8mg/kg剂量范围内能够显著提高受试小鼠平均体重、降低照射后死亡率、延长死亡小鼠生存时间。(2)安全性：细胞水平实验中，PEI在使用浓度为0.01-1.0μM时对HEK293T细胞无显著毒性，仅在5μM时对HEK293T细胞表现出一定毒性；动物整体水平实验中，腹腔注射PEI剂量为8mg/kg时不引起受试小鼠死亡。(3)易得性：PEI分子是一种化学合成物，原料丰富、成品容易获得、价格适宜，避免了生物工程药物和天然植物药的高成本、药源稀缺等不足。

附图说明：

图1为PEI分子化学结构(A.PEI结构式；B.超高分枝状PEI结构示意)。

图2为PEI对HEK293T细胞的毒性。

图3为PEI激活TLR5受体介导的NF-κB信号通路。