[发明专利]二甲双胍介导核酸纳米材料自组装方法及采用该方法制备的纳米制剂和应用

说明书

本发明涉及一种二甲双胍介导核酸纳米材料自组装方法及采用该方法制备的纳米制剂和应用，所述自组装方法是通过二甲双胍在纯水中以恒温退火、梯度退火以及慢退火等方式诱导核酸纳米材料自组装。所制备的二甲双胍/核酸复合纳米材料，细胞对其摄取的效率要高于传统方法制备的核酸纳米材料，在血清中具有更好的稳定性。采用该方法得到的携带Kras siRNA的二甲双胍/DNA折纸术纳米棒，是可用于协同治疗Kras基因突变肺癌的纳米制剂。该制剂具有更高效的siRNA递送效率，并与二甲双胍发挥协同抗肿瘤作用，在体内体外展现出更好的抗肿瘤效应，可用于制备治疗Kras基因突变肺癌的药物。

技术领域

本发明涉及一种核酸介导纳米材料的自组装方法，尤其涉及一种二甲双胍介导核酸纳米材料自组装的方法，特别涉及一种二甲双胍介导核酸纳米材料自组装方法及采用该方法制备的携带siRNA的纳米制剂和应用。

背景技术

开发通用药物载体是纳米医学研究中最重要的主题。既往已开发了多种药物递送载体，如：阳离子脂质体，环糊精材料，高分子聚合物材料，病毒衣壳等，但是这些有机材料有一定的免疫原性以及潜在毒性，因此医学实用性受到局限。近来新兴的DNA纳米技术为上述问题提供了很好的解决方法，DNA为人体内的天然组分，短链DNA无免疫原性和潜在毒性，且易于被生物降解，同时根据DNA碱基互补配对原则，DNA纳米材料可实现很好的可编程性，同时具有实现靶向性治疗的潜力。因此，自组装DNA纳米材料在疾病的基因治疗中有着巨大的应用前景。

随着技术的发展，将DNA纳米材料应用于疾病的基因治疗也面临着新的挑战，传统的镁离子合成体系需要较高浓度的盐溶液体系，所含高浓度镁离子对特定条件下酶的活性有潜在伤害，并且维持纳米材料稳定性的体系与生理条件具有很大的差异。由于DNA纳米材料自身具有高负电性，细胞对于材料的摄取效率往往不够理想，这也在一定程度上限制了自组装核酸纳米材料的应用。因此以上问题亟待解决。

胍基化合物是一类含有胍基基团的化合物，在生物体内广泛存在并且在生物医药中广泛应用。二甲双胍含有两个胍基，在生理条件下带两个单位的正电荷，因此具有介导DNA纳米材料自组装的潜力。二甲双胍介导的DNA自组装纳米材料稳定性更好；与镁离子相比，所带电荷数相近；但是镁离子的电荷排布是球型的，而二甲双胍的电荷排布是线性的，且分子量较大，分子的空间结构都比较大，因此可能附着DNA磷酸骨架的表面，在DNA纳米结构的表面覆盖一层二甲双胍分子。同时，DNA表面结合的二甲双胍可能遮盖磷酸二酯键，延缓酶对于其的作用，从而使得DNA双螺旋结构在血清中存在更长时间。二甲双胍介导的DNA自组装纳米材料无需额外的纳米递送系统，其本身由于质子化的氨基中和核酸的负电性，更易为细胞所摄取。二甲双胍不仅作为治疗Ⅱ型糖尿病的一线药物，而且研究证实其同时具有抗肿瘤的生物学效应，其所介导的DNA纳米管在不携带任何药物以及siRNA的情况，也存在杀伤肿瘤的效应，这是二甲双胍介导的DNA自组装纳米材料对于肿瘤协同治疗的基础。

肺癌是发病率和死亡率增长最快，严重危害人类健康。非小细胞肺癌占比80％以上。近些年来肺癌的诊疗方面取得了一些进展，其中最为重要的就是对于不同基因突变靶点的靶向药物治疗，主要是使用一些酪氨酸激酶的抑制剂去靶向抑制突变基因的下游信号通路的持续激活，从而阻止癌细胞的恶性增殖。尽管如此，肺癌的五年生存率仍然只有16％左右，同时市面仍然没有针对对于Kras基因突变的靶向药物，往往Kras基因突变的患者其化疗效果也不是很理想。这是目前需要解决的问题，也是难题。RNA干扰技术自1998年Fire和Melo首次提出并证实以来，经过多年的发展与进步，于2018年全球首款的siRNA药物用于治疗多发性神经病由FDA批准上市，这为无靶向药物的肺癌治疗提供了参考和思考。小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)，可高效、特异地抑制靶基因翻译过程，实现靶基因的表达下调。因此，如何设计开发临床适用的针对Kras基因突变肺癌治疗的siRNA递送系统仍然存在巨大的挑战。

发明内容