[发明专利]一种多功能阳离子聚合物基因载体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及阳离子聚合物基因载体和基因治疗领域，具体涉及一种多功能阳离子聚合物基因载体及其制备方法和应用。

背景技术

基因治疗是指将人体正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用杀灭病变的细胞或增强机体清除病变细胞的能力等，从而达到治病的目的。

目前常用的基因载体包括病毒载体和非病毒基因载体两类。病毒载体往往具有较高的转染效率，但因其高免疫原性、靶向性差、基因装载量有限、体内不能重复使用、制备复杂、引起细胞恶性转化和可能导致感染的潜在危险，临床应用受到很大限制。而非病毒基因载体因其具有免疫原性低、低毒、对外源基因的装载量大、易于组装等优势，已成为体外基因转染的重要手段。但非病毒载体的转染效率比病毒载体的低很多，体内应用还存在许多障碍，因此构建具有较高转染效率、特异靶向性和良好安全性的基因载体显得十分迫切。

壳聚糖(Chitosan，CS)是一种天然碱性阳离子多糖，具有良好的生物相容性和生物降解性，用作基因载体的研究已有大量报道，但大多采用高分子量壳聚糖。高分子量壳聚糖可降解为低分子量壳聚糖，所得低分子量壳聚糖链长度缩短，分子构象发生变化，分子内的氢键作用减弱。因此，低分子量壳聚糖具有粘度低、粒径易控、水溶性好等优点；应用于体内转染时，在高浓度溶液中的自聚倾向小；更重要的是，其比高分子量壳聚糖更容易释放质粒DNA，因此可获得更高的转染效率。所以，低分子量壳聚糖可作为良好的基因载体用于基因转染。

聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine，PEI)是目前应用较为广泛的一类非病毒基因载体，其中高分子量聚乙烯亚胺由于其高的电荷密度和强的内涵体/溶酶体逃逸能力，在多种细胞中显示出较高的转染效率，但同时也具有较高的细胞毒性；低分子量聚乙烯亚胺细胞毒性小，但其转染效率低下。为进一步提高其转染效率同时降低细胞毒性，有研究者在高分子量聚乙烯亚胺上引入可降解的小分子材料以降低其细胞毒性；或用可降解的交联键将小分子量聚乙烯亚胺连接起来形成含低分子量聚乙烯亚胺的大分子作为基因载体，进而降低细胞毒性，提高基因转染效率。此外也有研究者将壳聚糖与低分子量聚乙烯亚胺连接起来形成接枝共聚物，虽然该载体具有较低的细胞毒性、较高的基因转染效率，但该载体的细胞靶向性差，所以要对其进行修饰，以提高其特异性和转染效率。

近年来研究表明，乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌等组织细胞高表达血管紧张素II1型受体(AT₁受体)。沙坦类药物如奥美沙坦、缬沙坦、坎地沙坦等，是一种特异性的AT₁受体拮抗剂，能够和肿瘤细胞表面的AT₁受体特异性结合，并起到减少血管内皮生长因子生成、抑制肿瘤生长、侵袭和转移的效果，在肿瘤治疗方面具有良好的应用前景。此外，沙坦类药物结构中的咪唑环和四氮唑环含有丰富的仲胺和叔胺，在酸性条件下具有质子海绵效应，而且，沙坦类药物结构中的羧基官能团为其连接高分子聚合物提供了可行性。

综上所述，本发明以低分子量壳聚糖为骨架材料，经高碘酸钾氧化后与偶联有沙坦类药物的聚乙烯亚胺通过还原氨化反应合成了优良的壳聚糖-g-聚乙烯亚胺-沙坦类药物阳离子聚合物，该聚合物作为基因载体具有以下特征：1)该聚合物中的沙坦类药物可特异性的和肿瘤细胞表面的AT₁受体结合，促进细胞膜对其内吞，实现对肿瘤细胞的高效靶向转染。2)沙坦类药物的质子海绵效应增强了该聚合物的质子缓冲能力，提高了其内涵体/溶酶体逃逸能力，有利于实现质粒DNA的胞内递送。3)该聚合物利用沙坦类药物的药理作用，起到辅助治疗肿瘤的作用。本发明通过纳米技术将基因药物与沙坦类药物载于同一纳米载体中，为肿瘤的基因药物与化学药物的联合治疗提供了一种全新的思路。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有AT₁受体靶向性、多重质子缓冲能力、辅助肿瘤治疗作用的多功能阳离子聚合物，同时该聚合物具有生物相容性好、组织细胞毒性低等优点，可充分提高基因表达效率和基因靶向传输。

本发明的目的之二在于提供上述多功能阳离子聚合物的制备方法，该方法条件温和、成本低廉、适用可靠。

本发明的目的之三在于提供上述多功能阳离子聚合物在制备基因药物与化学药物联合给药的非病毒基因传递系统中的应用。