[发明专利]一种基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统

说明书

本发明提供一种基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统，其包括药物载运部分、CRISPR靶向部分、连接酶核苷酸序列和第一连接分子，其中，药物载运部分包括药物活性剂、纳米载体粒子、第二连接分子和包裹DNA，药物活性剂荷载在纳米载体粒子上，第二连接分子与纳米载体粒子连接，包裹DNA包裹药物活性剂，包裹DNA包含寡核苷酸序列，寡核苷酸序列在端粒酶存在下延伸以使包裹DNA形成发夹状结构；CRISPR靶向部分包括核酸酶缺陷型Cas9核苷酸序列(dCas9)、连接酶受体肽核苷酸序列和端粒sgRNA核苷酸序列。该药物递送系统可以高靶向性、高效率地向肿瘤部位进行药物递送，并且避免药物在递送过程中失去活性或者过早释放。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统。

背景技术

近年来，各种生物相容性纳米载体广泛用于细胞内靶向药物递送，以改善治疗效果并降低药物毒性。这些纳米载体大多用于在细胞质中进行特异性定位，而不是用于细胞核中。事实上，遗传信息和转录机制存在于细胞核中，细胞核是纳米药物递送系统的最终目的地。由于生物屏障的存在，游离的抗癌药物在进入肿瘤细胞的细胞核的过程中容易失去活性。因此，开发细胞核靶向纳米载体以提高抗癌药物的效率具有重要意义。

CRISPR(成簇的规律间隔的短回文重复序列)系统是一种强大且通用的生物学工具，可用于细胞基因编辑和动态成像。CRISPR系统以Cas9蛋白识别靶DNA序列，其特异性由小向导RNA(sg RNA)和前间区序列邻近基序(PAM)确定。对于真核细胞中的基因编辑，CRISPR系统已经实现了DNA识别可编程且靶向的基因切割。在用于基因编辑的同时，CRISPR系统也已应用于内源基因组元件的可视化。使用荧光标记的核酸内切酶缺陷型Cas9蛋白和结构优化的sgRNA，可以很好地对活细胞中的染色体的构象和动力学进行成像。在上述两种应用之外，本发明人试图将CRISPR系统用作细胞核靶向药物递送平台，以用于高效率的肿瘤治疗。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统，可以高靶向性、高效率地向肿瘤部位进行药物递送，并且避免药物在递送过程中失去活性或者过早释放。

因此，本发明提供一种基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统，其包括药物载运部分、CRISPR靶向部分、连接酶核苷酸序列和第一连接分子，

其中，该药物载运部分包括药物活性剂、纳米载体粒子、第二连接分子和包裹DNA，该药物活性剂荷载在该纳米载体粒子上，该第二连接分子与该纳米载体粒子连接，该包裹DNA包裹该药物活性剂，该包裹DNA包含寡核苷酸序列，该寡核苷酸序列在端粒酶存在下延伸以使该包裹DNA形成发夹状结构；该CRISPR靶向部分包括核酸酶缺陷型Cas9核苷酸序列(dCas9)、连接酶受体肽核苷酸序列和靶向端粒重复序列的小向导RNA(即端粒sgRNA)核苷酸序列；

其中，当将该药物载运部分、该CRISPR靶向部分、该连接酶核苷酸序列和该第一连接分子导入细胞内时，该CRISPR靶向部分表达dCas9蛋白、连接酶受体肽和端粒sgRNA，该dCas9蛋白和该连接酶受体肽形成融合蛋白，该端粒sgRNA与该融合蛋白形成dCas9-连接酶受体肽/端粒sgRNA复合物；该连接酶核苷酸序列表达连接酶，该连接酶使该第一连接分子与该dCas9-连接酶受体肽/端粒sgRNA复合物连接；该第一连接分子与该第二连接分子发生连接。

在本发明的一个具体实施方案中，该基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统中，该连接酶为硫辛酸连接酶(Lp1A)，该连接酶受体肽为硫辛酸连接酶受体肽(LAP)，该第一连接分子为反式环辛烯(TCO2)，该第二连接分子为四嗪(Tzl)。

也即，本发明提供一种基于CRISPR的细胞核靶向药物递送系统，其包括药物载运部分、CRISPR靶向部分、硫辛酸连接酶(LplA)核苷酸序列和TCO2，