国家纳米中心丁宝全教授Nano Letters: 一种基于DNA的纳米载体实现有效的基因传递和癌症治疗

【引言】

基因疗法是一种能够治疗许多基因相关疾病的治疗方法。基于病毒载体的基因治疗药物，比如治疗脂蛋白脂酶缺失的阿利泼金和治疗腺苷脱氨酶缺乏性重度联合免疫缺陷症的strimvelis都已经被批准上市。另外一种有效的癌症基因疗法是增加肿瘤抑制基因的表达，因此，p53作为一种重要的肿瘤抑制基因在癌症治疗中十分引人瞩目。目前，很多的研究结果发现p53的高表达可以提高多种抗药肿瘤对药物治疗的灵敏度。基于此，很多研究都将关注点放在了p53基因治疗和化学治疗相结合的方法来提高抗肿瘤效果。

【成果简介】

近日，国家纳米中心的丁宝全教授课题组报道了一种简单且通用的用来构建基于DNA纳米结构的药物传递系统。这个体系包含线性的肿瘤治疗基因p53和化学治疗药物阿霉素，可实现多种抗药肿瘤的联合治疗。这种结构新颖的载药体系可实现有效的基因传递，并在体外和体内实验中均取得了有效的肿瘤抑制效果。这种载药体系为基因治疗的发展提供了新的想法。该成果以题为"A DNA-Based Nanocarrier for Efficient Gene Delivery and Combined Cancer Therapy"发表在Nano Letters上。

【图文导读】

图1.图示基于DNA纳米结构的载药体系通过结合基因疗法和化学疗法在抗药肿瘤治疗中的应用

图2.基于DNA的纳米载体的制备及表征

(a).凝胶电泳分析图

(b).时间依赖的药物负载

(c).AFM表征

图3.从细胞水平分析基于DNA纳米结构的药物共传递体系

(a,b).DOX, TOD, TOP和TODP培育MCF-7细胞12小时后的激光共聚焦图像和流式细胞仪分析；

(c).自由线性EGFP基因，lipo转染的线性EGFP基因和三角DNA负载的线性EGFP基因培育MCF-7细胞48小时后的流式细胞仪分析；

(d).PBS, TOD, TOP和TODP培育MCF-7细胞48小时后的蛋白分析；

(e).TO, TOP, TOD和TODP培育MCF-7细胞48小时后的细胞存活率；

图4.所构建的药物传输体系的生物分布和免疫响应

(a).Cy5.5标记的单链DNA，无适配子的TOP和适配子组装的TOP在含有肿瘤小鼠体内的动态分布；

(b).肿瘤与主要器官的荧光成像和平均荧光强度；

(c).免疫组织化学分析；

(d).不同处理后的小鼠的免疫响应；

图5.活体实验

(a).经过不同处理后，肿瘤的体积变化；

(b).经过不同处理后，离体的肿瘤照片；

(c).肿瘤组织内p53的mRNA水平；

(d).经过不同处理后，小鼠体重变化；

(e).经过不同处理后，小鼠器官的切片图；

【小结】

在这个工作中，作者介绍了一种简单且通用的用来构建基于DNA纳米结构的药物传递系统。这个体系包含线性的肿瘤治疗基因p53和化学治疗药物阿霉素，可实现多种抗药肿瘤的联合治疗。这种结构新颖的载药体系可实现有效的基因传递，并在体外和体内实验中均取得了有效的肿瘤抑制效果。

文献链接：A DNA-Based Nanocarrier for Efficient Gene Delivery and Combined Cancer Therapy(Nano Lett., 2018, DOI: 10. 1021/acs.nanolett.7b04812)

【相关介绍】

Nano Letters:一种基于DNA的纳米载体实现有效的基因传递和癌症治疗

作者：刘建兵，宋琳琳，刘少利，蒋乔，刘清，李娜，王振刚，丁宝全

2012年以来，国家纳米科学中心的丁宝全课题组以自组装的多功能核酸纳米结构为基础，构建了一系列药物传递载体。所传递的药物组分涉及到化疗小分子药物（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13396; ACS Nano 2014, 8, 6633），光热治疗纳米颗粒药物（Small 2015, 11, 5134; Adv. Mater. 2016, 28, 10000），核酸免疫药物（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 20324），功能性蛋白类药物（Nat. Biotechnol. 2018, 36, 258）。该类多功能核酸纳米药物传递体系表现出非常好的肿瘤靶向性和生物相容性，可作为全新的疾病诊断和治疗平台。

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