[发明专利]一种咪唑衍生物及其基因递释系统

说明书

本发明属于药学与生物材料技术领域，涉及咪唑衍生物及其基因递释系统，具体涉及具有高转染效率和良好生物相容性的2‑氨基咪唑及其基因递释系统。实验证明，2‑氨基咪唑修饰的阳离子材料作为一种新型非病毒载体，在多种细胞系中具有高转染效率和良好生物相容性，转染效率达到了PEI 25K和lipofectamine 2000的水平；所述非病毒载体包载治疗基因pORF‑hTRAIL，显著提高了对肿瘤细胞的杀伤作用。

技术领域

本发明属于药学与生物材料技术领域，涉及咪唑衍生物及其基因递释系统，具体涉及具有高转染效率和良好生物相容性的2-氨基咪唑及其基因递释系统。

背景技术

基因治疗是通过载体将目的基因导入患者特定组织细胞内进行表达，以纠正或改善致病基因所产生的缺陷，使得在基因水平治疗一些顽疾成为可能。目前携带基因的载体主要分为两类：病毒载体和非病毒载体。病毒类载体充分利用了病毒进化所具有的感染性和寄生性，转染效率高，目前70％以上的基因治疗的临床研究均采用病毒载体。然而，病毒载体存在制备复杂、基因容量小、免疫原性高和潜在的致瘤性等缺点，其广泛应用收到了限制。与病毒载体比较，非病毒载体具有质量可控、携带能力高和免疫原性低等优点，备受青睐。然而，非病毒载体存在转染效率低的致命缺点，限制了其临床应用。因此提高非病毒载体基因转染效率的研究至关重要。

理想的非病毒载体在递送基因的过程中需要克服以下生理屏障：(1)血液屏障保护DNA有效规避血液中网状内皮系统的吞噬和核酸酶的降解；(2)细胞屏障携带DNA跨越荷负电的两亲性细胞膜进入胞内；(3)胞内转运屏障协助DNA实现内涵体/溶酶体逃逸，跨越核膜，实现DNA转染，其中每一道生理屏障都直接影响到DNA的转染效率。

功能性分子修饰是克服上述生理屏障的策略之一，通过在现有非病毒载体上进行疏水分子、寻靶分子、穿膜肽、咪唑基、胍基、融合蛋白和核定位信号肽等修饰，以增强DNA压缩、携带DNA入胞、内涵体/溶酶体逃逸和核膜跨越等能力。在上述功能性分子之中，咪唑基和胍基均来自于天然氨基酸，两者在基因递送系统中的功能各有侧重。咪唑基来自于组氨酸，在内涵体的pH范围内有很强的缓冲能力，根据“质子海绵”效应，有利于协助DNA实现内涵体逃逸。胍基来自于精氨酸，由于其可与DNA和生物膜上的磷酸基团形成双齿氢键，具有压缩DNA、跨越细胞膜和核膜的能力。

本发明拟提供一种同时具备压缩DNA、携带DNA入胞、内涵体/溶酶体逃逸和跨越核膜的功能性分子，将其修饰于阳离子材料上构建一种新型非病毒载体，以达到提高基因转染效率的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时具备压缩DNA、携带DNA入胞、内涵体/溶酶体逃逸和跨越核膜能力的功能性分子，具体涉及具有高转染效率和良好生物相容性的咪唑衍生物及其基因递释系统。

基于咪唑基和胍基的构效关系，本发明设计了一种可用于基因递送的功能性分子—2-氨基咪唑，将其通过化学键与阳离子材料连接得到一种新型非病毒载体，命名为R-AM，结构如下图：

R-AM的结构式

其中AM代表2-氨基咪唑；R代表阳离子材料，可以是聚乙烯亚胺、聚酰胺-胺、壳聚糖、聚阳离子氨基酸、聚丙烯亚胺、聚氨酯类、聚碳酸酯、聚磷酸酯、精蛋白、精胺和阳离子脂质体等；X代表连接基团，可以为碳氮键、酰胺键、碳酸酯键、磷酸酯键、脲、硫脲和脒等。n代表修饰比例。

本发明中，R-AM能够与报告基因或治疗基因形成基因复合物，其中的基因可以是DNA、siRNA、mRNA、shRNA或反义核苷酸等。R-AM在溶酶体pH范围内的缓冲能力，有利于携带基因实现溶酶体逃逸。R-AM具有良好的基因压缩、细胞摄取和跨越核膜的能力，呈现高的基因转染效率和良好的生物相容性。

具体而言，本发明通过以下技术方案实现：