[发明专利]一种DNA纳米结构与疏水性药物分子共价连接的方法以及由此得到的复合物

说明书

本发明涉及一种DNA纳米结构与疏水性药物分子共价连接的方法，包括提供多条单链DNA和带有功能基团的疏水性药物分子，至少一条单链DNA为功能化单链DNA；将单链DNA的水溶液与疏水性药物分子的溶液加入第一缓冲液中进行反应，使得功能化单链DNA与疏水性药物分子的功能基团发生偶联反应形成共价键，以得到共价连接产物；将共价连接产物和剩余的单链DNA加入含有镁离子的第二缓冲液中进行反应，有序组装成DNA纳米结构和疏水性药物分子的复合物。本发明还提供由此得到的复合物，其中，该复合物包括共价连接的DNA纳米结构和疏水性药物分子。根据本发明的方法可以精确调控疏水性药物分子的具体位置和价态。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，更具体地涉及一种DNA纳米结构与疏水性药物分子共价连接的方法以及由此得到的复合物。

背景技术

肿瘤的治疗是复杂的系统工程，以化疗和放疗为主要手段。传统小分子化学药物虽然治疗效果好，但存在水溶性差、生物利用度低、毒性强等缺点，需要大剂量给药，给病人带来很大的毒副作用。发展高效的药物转运载体以提高药物治疗效果，已成为生物学和医学研究的热点。

常用的药物转运载体主要包括脂质体和阳离子树状聚合物等高分子类载体，以及以纳米金和四氧化三铁为代表的无机纳米材料。然而，这些材料存在一定的细胞毒性，药物分子连接数量无法确定，并且可控靶向释放能力较差。

美国食品药品监督管理局批准多款抗体偶联药物(Antibody-drug Conjugate，ADC)应用于临床治疗，例如2013年上市的kadcyla用于治疗晚期乳腺癌，2017年批准Mylotarg治疗CD33阳性急性髓性白血病等等。ADC是将拥有强毒性的化疗药物通过连接物与单抗偶联形成的，兼具小分子药物强大的杀伤力和单抗高度的靶向性，成为肿瘤治疗的研究热点。然而ADC药物存在产品均一性不佳的问题，即每抗体连接药物分子的数目为2-4个，难以精确定量。

近年来，结构DNA纳米技术的蓬勃发展为上述问题的解决提供了新思路。DNA是自然界的遗传材料，具有天然的生物相容性。由DNA分子经碱基互补配对形成的自组装DNA纳米结构是一类具有精确结构和尺寸的纳米生物材料，同时具备多个化学反应位点、手性性质等特点，在众多领域都有广泛的应用前景。研究表明，DNA纳米结构生物安全性好，细胞摄取效率高，并且可以被动靶向至肿瘤细胞，是良好的药物转运载体。根据DNA纳米结构的高度可寻址性，还可以精确控制药物分子的偶联位点和数目。然而目前所用的DNA纳米结构载带药物分子的方式一般为物理吸附和直接嵌入模式，将化学药物与DNA纳米结构简单混合，药物小分子吸附在DNA表面或者嵌入DNA双螺旋中，具有稳定性差容易脱落、无法精确定位、无法精确控制药物分子的荷载数目等缺陷。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的DNA纳米结构作为药物载体时无法精确控制疏水性药物分子的数目和位置且连接稳定性差的问题，本发明提供一种DNA纳米结构与疏水性药物分子共价连接的方法以及由此得到的复合物。

本发明提供一种DNA纳米结构与疏水性药物分子共价连接的方法，包括以下步骤：S1，提供多条单链DNA和带有功能基团的疏水性药物分子，其中，至少一条单链DNA为功能化单链DNA；S2，将功能化单链DNA溶于水中形成单链DNA水溶液，将疏水性药物分子溶于有机溶剂中形成疏水性药物分子溶液；S3，将单链DNA水溶液与疏水性药物分子溶液加入第一缓冲液中进行反应，使得功能化单链DNA与疏水性药物分子的功能基团发生偶联反应形成共价键，以得到单链DNA和疏水性药物分子的共价连接产物；S4，将共价连接产物和剩余的单链DNA加入含有镁离子的第二缓冲液中进行反应，基于Watson-Crick原理有序组装成DNA纳米结构和疏水性药物分子的复合物，其中，剩余的单链DNA与共价连接产物的单链DNA自组装形成DNA纳米结构。

优选地，所述单链DNA的序列的长度介于1-120bp之间。应该理解，其他长度的单链DNA同样可以用在本发明中。