[发明专利]一种京尼平交联聚乙烯亚胺及核糖核酸酶A的抗肿瘤纳米制剂

说明书

一种京尼平交联聚乙烯亚胺及核糖核酸酶A的抗肿瘤纳米制剂，属于生物医学工程技术领域。本发明的目的是以京尼平为交联剂，实现阳离子聚合物PEI25K与RNase A的交联，构建基于蛋白的纳米制剂，实现RNase A的高效、稳定递送。纳米制剂中PEI25K表面大量的正电荷能够与带负电的细胞膜结合实现纳米制剂的高效入胞，同时其质子缓冲能力实现RNase A内涵体逃逸进入细胞质中；释放于细胞质中的RNase A分子能够有效切割肿瘤细胞内RNA分子，进而诱导肿瘤细胞的凋亡。本发明能够提高RNase A分子的体内外稳定性，同时实现RNase A分子的高效入胞，进行胞内RNA分子的高效切割，合成成本低。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种以京尼平交联聚乙烯亚胺分子及核糖核酸酶A的抗肿瘤纳米制剂。

背景技术

国家癌症中心发布的《2017中国肿瘤登记年报》显示，中国的癌症患者达1800万，其中中国癌症新发病例380.4万，同比增长3％，占全球新发病例总量的1/4。每天约有1万人被确诊为癌症，平均每分钟就有7人确诊。在肺癌、食道癌、肝癌和胃癌4种恶性肿瘤中，中国新增病例与死亡人数均居世界首位。现阶段，肿瘤的临床治疗手段主要包括外科手术、化疗以及放疗。然而外科手术和放疗均属于局部治疗，只能对治疗部位的肿瘤起到杀伤作用，对于已发生临床转移的肿瘤难以发挥有效的治疗效果；长期的化疗具有很高的毒副作用，患者难以耐受，同时极易产生多药耐药现象，造成化疗无法继续进行。因此，开发一种高效、安全的肿瘤治疗策略，对于解决这一人类顽疾具有重要的意义。

与常规的治疗药物相比，基于蛋白质的治疗策略在生物医学领域中发挥着越来越重要的作用，展示出高特异性和高活性的优点。在诸多的治疗性蛋白中，核糖核酸酶A(RNase A)是一类重要的内切核糖核酸酶，可特异地攻击RNA分子上嘧啶残基的3'端，切割与其相邻核苷酸形成的磷酸二酯键，反应终产物是嘧啶3'磷酸及末端带嘧啶3'磷酸的寡核苷酸。因此，RNase A具有核糖核苷酸的溶解活性，能够降解存在于胞浆中的RNA分子，进而诱导肿瘤细胞的凋亡，在抗肿瘤蛋白质药物的研究开发中得到了广泛的关注。尽管基于蛋白质的抗肿瘤治疗取得了显著的进步，但是该策略仍然存在着明显局限，如蛋白质循环系统中稳定性不足、到达靶部位后难以穿透细胞膜、细胞内无法实现内涵体逃逸发挥作用等。因此，基于阳离子聚合物构建新型抗肿瘤纳米制剂，对于解决上述缺陷，实现RNase A体内外高效抗肿瘤活性具有重要的意义。

在阳离子聚合物中，聚乙烯亚胺是一类重要的基因及蛋白质转染试剂，其分子式为(CH₂CH₂NH)_n，其中分子量为25kDa的聚乙烯亚胺(PEI25K)具有很高的转染效率及较低的细胞毒性，因而成为衡量非病毒载体各项性能的“黄金标准”。此外，PEI25K含有大量的伯、仲、叔三种氨基，具有很宽的质子缓冲区间，即独特的“质子海绵”效应，有利于实现所担载药物的细胞内涵体逃逸，提高药物作用效果；同时也为进一步的修饰改性提供了反应位点。

本发明中，我们采用的是以京尼平(Genipin)为交联剂的策略，交联RNase A与PEI25K构建抗肿瘤纳米制剂，实现RNase A分子的高效、稳定传输。京尼平是栀子苷经β-葡萄糖苷酶水解后的产物，其结构式如下所示，是一种优良的天然生物交联剂，可以实现蛋白质、胶原、明胶和壳聚糖等材料的交联制备生物材料，如人造骨骼、伤口包扎材料等，其交联活性不仅远远高于戊二醛和其他常用化学交联剂，同时其毒性更低，具有良好的生物相容性。

发明内容

本发明的目的是以京尼平为交联剂，将RNase A与PEI25K交联构建一类基于蛋白的抗肿瘤纳米制剂，产物命名为PGR；通过该纳米制剂将治疗蛋白RNase A递送到肿瘤细胞胞内，实现对细胞质中RNA分子的切割，进行诱导肿瘤细胞的凋亡。我们选择的肿瘤细胞模型为人宫颈癌细胞，构建了一种通过切割肿瘤细胞胞浆内RNA分子来实现宫颈癌治疗的蛋白质纳米药物。