陽離子聚合物作為基因載體的研究進(jìn)展

湯谷平，范 輝，胡奇達(dá)

陽離子聚合物作為基因載體的研究進(jìn)展

湯谷平，范 輝，胡奇達(dá)

(浙江大學(xué)化學(xué)生物學(xué)和藥物化學(xué)研究所，浙江杭州310028)

隨著對(duì)生物材料學(xué)、基因組學(xué)及藥物學(xué)等研究的深入，陽離子聚合物材料在基因傳遞、藥物釋放的研究中發(fā)揮著越來越重要的作用，受到研究者廣泛的關(guān)注和重視。文中就陽離子聚合物作為基因載體的特點(diǎn)、研究進(jìn)展和趨勢(shì)等作一概述。

陽離子;聚合物;遺傳載體;基因;陽離子聚合物基因載體

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明，疾病的發(fā)生是一個(gè)極其復(fù)雜的過程。在這個(gè)過程中，基因的抑制、過度表達(dá)或突變都可導(dǎo)致疾病的發(fā)生。特別在腫瘤的治療領(lǐng)域，基因治療已成為攻克和治愈腫瘤最具希望和挑戰(zhàn)的方法?；蛑委熓菍⒕哂姓９δ艿幕蛘咧委熥饔玫幕?，通過特定的方式導(dǎo)入靶細(xì)胞，從而達(dá)到治療疾病的目的。在基因治療的實(shí)施過程中，除了尋找有效的治療基因外，還必須選擇合適的基因載體及基因?qū)敕椒?，使一定量的目的基因能夠進(jìn)入靶細(xì)胞進(jìn)行安全、有效、可控且穩(wěn)定的表達(dá)。目前，應(yīng)用于基因治療研究的載體主要分成兩大類:病毒性載體和非病毒載體。

病毒具有天然嗜性，能夠自然感染細(xì)胞，將它們攜帶的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中，因此轉(zhuǎn)導(dǎo)效率比較高，目前基因療法中很多都使用了病毒載體，并已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段?，F(xiàn)使用的病毒主要有逆轉(zhuǎn)錄病毒、單純皰疹病毒、腺病毒、痘病毒、腺相關(guān)病毒等。近年來在病毒載體方面取得了重大進(jìn)展，但由于病毒載體仍然存在生物安全性、靶向特異性不夠、對(duì)某些細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)不完全、易誘導(dǎo)宿主免疫反應(yīng)等諸多缺陷，制約了病毒基因載體的進(jìn)一步發(fā)展［1］。非病毒基因載體在基因轉(zhuǎn)染與表達(dá)的效率上沒有病毒載體高，但他們具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如低毒性、低免疫原性、無傳染性、合成制備方便、結(jié)構(gòu)靈活可控［2］，已經(jīng)得到研究者的廣泛應(yīng)用，其中陽離子聚合物是最主要的且研究最廣泛的非病毒基因載體之一。

陽離子聚合物由于其結(jié)構(gòu)中帶正電荷，容易通過靜電作用與帶負(fù)電荷的核酸(DNA，RNA，PNA)形成復(fù)合物，核酸被壓縮，避免了酶降解。由于復(fù)合物在適當(dāng)條件下帶有正的凈電荷，有助于對(duì)細(xì)胞的附著和隨后的內(nèi)吞以及溶酶體逃逸過程。為了促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞過程，可通過對(duì)陽離子聚合物進(jìn)行修飾，利用受配體原理來促進(jìn)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞。例如，葉酸、轉(zhuǎn)鐵蛋白等分子通過共價(jià)鍵接枝到陽離子聚合物，可促進(jìn)核酸的選擇性傳遞和內(nèi)吞入靶細(xì)胞［3］。本課題組曾發(fā)表過陽離子聚合物的專題論述［4］，近年來陽離子聚合物的研究又有了許多突破性進(jìn)展。目前常用的陽離子聚合物包括聚乙烯亞胺(PEI)、聚賴氨酸(PLL)、殼聚糖(chitosan)、樹枝狀聚合物(dendrimer)等［5］，絕大部分的陽離子聚合物結(jié)構(gòu)中都具有可質(zhì)子化的胺基基團(tuán)，不同的聚合物之間數(shù)量各異。

1 陽離子聚合物

1.1 聚乙烯亞胺(polyethyleminine，PEI) 聚乙烯亞胺是目前研究最廣泛的陽離子聚合物非病毒基因載體，它是由單體(-CH2-CH2-NH-)構(gòu)成的具有伯胺、仲胺和叔胺基團(tuán)的水溶性聚合物。PEI單體中每3個(gè)原子含1個(gè)氮，并構(gòu)成不同的胺基。這些胺基的pKa值不同，使PEI在較寬的pH范圍均可以被質(zhì)子化，這是PEI有較強(qiáng)的結(jié)合DNA和黏附細(xì)胞并作為基因轉(zhuǎn)導(dǎo)載體的重要原因。也正是因?yàn)镻EI在廣泛的pH范圍內(nèi)具有吸收質(zhì)子的能力，即質(zhì)子海綿效應(yīng)，使PEI/DNA復(fù)合物被內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞后，能在內(nèi)涵體(endosome)的酸性環(huán)境中吸收H+，使?jié)B透壓增高，導(dǎo)致膜不穩(wěn)定甚至破裂，從而使被吞噬的復(fù)合物逃逸出來，避免DNA降解。從結(jié)構(gòu)上看PEI有兩種結(jié)構(gòu):直線型和支鏈型，其中支鏈型的PEI是一種高度分支的聚合物，較直線型具有更強(qiáng)的與DNA的靜電相互作用，可以更大程度的壓縮DNA，使納米粒子變小及提高zeta電位。在性能上它具有強(qiáng)大的吸收H+的能力，可以引起內(nèi)涵體的腫脹而導(dǎo)致膜破裂釋放其中的DNA。研究發(fā)現(xiàn)，支鏈型PEI在特定細(xì)胞系中轉(zhuǎn)染效率高于直線型PEI［6］。分子量是決定其轉(zhuǎn)染效率重要因素，高分子量的PEI具有高效的基因轉(zhuǎn)染效率，但因?yàn)槠浯罅空姾傻拇嬖谝约胺巧锝到庑?，可以?dǎo)致細(xì)胞膜去穩(wěn)定化，顯示出較大的細(xì)胞毒性，低分子量的PEI(低于2 kDa)毒性低，但基因轉(zhuǎn)染效率也隨之降低［7］。為此，許多研究者對(duì)小分子PEI進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，開發(fā)了各種衍生物，取得了良好的效果。利用可降解的化學(xué)鍵，如二硫鍵、酯鍵、酰胺鍵或縮醛基等將低分子量的PEI連接起來，形成線形或多分枝狀結(jié)構(gòu)的高分子量PEI，由于這種衍生物中可生物降解性的化學(xué)鍵增多，使其在體內(nèi)可生物降解成低毒或無毒的低分子量PEI，這樣在具有較低細(xì)胞毒性的同時(shí)，具有較高轉(zhuǎn)染活性。Peng等［8］以2步法制備了二硫鍵交聯(lián)的聚乙酰亞胺(PEIX-SSY，X為PEI分子量，Y為硫化度。具有中等硫化度的交 聯(lián) 的 PEI800-SSY(PEI800-SS2.6、PEI800-SS3.5，PEI800-SS4.5)在適當(dāng)?shù)腘/P比例下可形成大小為200～300 nm聚合物納米粒，硫化太低或太高(Y低于2.6或高于4.5)則形成大小為600 nm 左右更為疏松的納米粒。PEIX-SS3.0-4.0在 X分別為800、1 800、25 000時(shí)，較寬范圍的 N/P比下均可形成小于400 nm納米粒。在HeLa、COS7、293T和CHO四種細(xì)胞上評(píng)價(jià)交聯(lián)PEI作為基因載體體外轉(zhuǎn)染pGL3的效率。發(fā)現(xiàn)二硫鍵含量和PEI分子量大小決定了轉(zhuǎn)染效率。合適硫化度(2.6 ～4.5)和 PEI800-SSY系列，比25 kDa的PEI具有相對(duì)較低的細(xì)胞毒性和更高的基因轉(zhuǎn)染效率。過低或過高硫化度的聚合物因未能形成緊湊的聚合物納米粒，則轉(zhuǎn)染效率較低。除了低分子量PEI自身偶聯(lián)外，還可采用PEG、環(huán)糊精、殼聚糖、聚氨基酸、脂肪酸對(duì)PEI進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，以獲得低毒性、可降解、高穩(wěn)定和高效轉(zhuǎn)染的新載體［9，11］。黃宏亮等［9］將低分子量PEI 600與2-羥丙基-γ-環(huán)糊精(HP γ-CD)相交聯(lián)形成新的共聚物，然后與對(duì)Her-2受體蛋白具有高親和力的MC-10寡肽，在N/P比大于6時(shí)就能完全壓縮質(zhì)粒DNA。N/P比為40時(shí)復(fù)合物/DNA納米粒粒子大小約為170～200nm，zeta電位約20mV。該載體顯示出非常低的細(xì)胞毒性，提高了對(duì)Her-2陽性腫瘤細(xì)胞的靶向性，體內(nèi)外均可高效地將報(bào)告基因傳遞至靶細(xì)胞中。在動(dòng)物模型中使用該非病毒載體攜帶α-干擾素質(zhì)粒，與25 kDa PEI比較具有更好的抗腫瘤效果，腫瘤生長(zhǎng)受到了較為顯著的抑制。李達(dá)等［10］以8臂的PEG為核心，與600 Da的 PEI串聯(lián)成大分子量的聚合物EAPP，并在該聚合物上偶聯(lián)靶向于腫瘤細(xì)胞表面纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR)的MC11多肽后形成聚合物載體EAPPM。靶向配體修飾后的陽離子聚合物在N/P比為20的時(shí)候，可以完全縮合質(zhì)粒DNA，形成約300 nm大小，表面電荷約為20 mV的納米粒。在HepG2細(xì)胞中，轉(zhuǎn)基因效率是比EAPP增加15倍，而在PC-3細(xì)胞中，則沒有這種效率增加效應(yīng)。荷瘤裸鼠經(jīng)尾靜脈注射后，EAPPM攜帶基因的表達(dá)是EAPP的4倍，25 kDa PEI的23倍。在PEI-CD上偶合FGFR的CY11多肽后，在表達(dá) FGFR的 COS-7和HepG2細(xì)胞上顯示出較強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因活性，在不表達(dá)FGFR的PC-3細(xì)胞上，則沒有這種效果。PEG化也是有效的方法之一，動(dòng)態(tài)光散射結(jié)果顯示PEG化程度提高，可防止血清存在下陽離子聚合物納米粒粒徑的增加。研究顯示PEG化普遍降低了PEI的基因轉(zhuǎn)染效率，將2 kDa的PEG接枝到25 kDa PEI后發(fā)現(xiàn)，隨著PEG取代聚合物比例的增加，其細(xì)胞毒性和pDNA結(jié)合能力均降低，但在合理的PEG取代與聚合物/pDNA比率下，PEG化是比PEI本身更有效的載體［11］。

1.2 聚賴氨酸(poly-l-lysine，PLL) 聚賴氨酸是由賴氨酸制備得到的一種具有氨基官能團(tuán)、易水溶性、可生物降解和相容性的陽離子功能聚合物，其結(jié)構(gòu)中伯胺基的質(zhì)子化作用而帶正電荷，通過靜電作用可以與帶負(fù)電的DNA結(jié)合。研究表明，低分子量聚賴氨酸(＜3 000)可質(zhì)子化伯胺基數(shù)量較少，較難與DNA形成穩(wěn)定的復(fù)合物，轉(zhuǎn)染效率低;高分子質(zhì)量聚賴氨酸的細(xì)胞毒性較大，且與DNA形成的復(fù)合物易聚集和沉淀，穩(wěn)定性依賴于體系的離子強(qiáng)度［12］。因此，可考慮采用表面修飾或連接靶向性配體的方法提高轉(zhuǎn)染效率、降低細(xì)胞毒性。Liu［13］最近報(bào)道了用mPEG-PLGA-b-PLL共聚物攜帶阿霉素和siRNA的釋放體系，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，所攜帶的Cy5-siRNA在huh-7肝癌動(dòng)物模型中有高度的靶向表達(dá)。Halas［14］用聚賴氨酸-短肽聚合物包裹納米金，制成NS-PLL復(fù)合物用于攜帶DNA和siRNA，在藥物的釋放中采用接近納米金的共振波長(zhǎng)進(jìn)行激光照射，以控制藥物的定位釋放。Qiao［15］報(bào)道了用聚賴氨酸修飾納米多孔硅膠(LP-MSN-PLL)，制成一種新型的基因釋放體系，該輸送體系的微粒粒徑約為100～200 nm，并形成一個(gè)籠裝結(jié)構(gòu)物，其空腔內(nèi)徑為30 nm，入口直徑約為10 nm，在用于釋放模型基因DNA-Cy3表現(xiàn)出良好的性能。這些最新的研究工作為聚賴氨酸的研究提出了新的思路和方向。

1.3 殼聚糖(chitosan) 殼聚糖是一種天然的陽離子聚合物，其由葡糖胺單體通過(β-1，4)糖苷鍵連接而成，它生物相容性良好、細(xì)胞毒性低、可生物降解、無免疫原性，且具有抗菌、抗氧化活性和粘附特性等特點(diǎn)。殼聚糖的pKa值約在6.5左右，在pH值低于6.5時(shí)，殼聚糖帶有的正電荷密度較大，它可通過靜電吸引和氫鍵與帶負(fù)電荷的DNA結(jié)合，保護(hù)DNA免受核酸酶的降解。

殼聚糖的分子量和脫乙酰度是影響殼聚糖/pDNA納米粒包封效率的重要參數(shù)。Bozkir等［16］研究發(fā)現(xiàn)，pDNA包封效率與脫乙酰度成正比相關(guān)，與殼聚糖分子量成反比。以高脫乙酰度殼聚糖制備的pDNA/殼聚糖納米粒分別具有92.7%、98%和90.4%的包封效率，可保護(hù)被包封的pDNA免受核酸酶降解。殼聚糖與DNA的N/P比對(duì)有效的基因轉(zhuǎn)染至關(guān)重要，Thibault［17］等通過研究正電荷密度對(duì)轉(zhuǎn)染的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，加入過量的殼聚糖可以促進(jìn)被細(xì)胞的攝取和復(fù)合物從內(nèi)吞/溶酶體中的逃逸。Chen［18］等報(bào)道了用電鍍法將殼聚糖/siRNA微粒涂布于PLGA納米管上，在釋放實(shí)驗(yàn)的50天中，所釋放的siRNA未被降解。表明體系對(duì)siRNA具有保護(hù)作用，在基因沉默實(shí)驗(yàn)中，用弱堿對(duì)釋放體系進(jìn)行預(yù)處理，可以使50%基因得以沉默，遠(yuǎn)高于對(duì)照組。Tahara等［19］最新研究顯示，用殼聚糖和聚山梨醇酯80與PLGA納米微球可以制成細(xì)胞尺寸的巨型單層囊泡(Giant，unilamellar vesicles，GUV)，用于模擬細(xì)胞膜，以研究納米微粒與細(xì)胞膜的相互作用。研究所發(fā)生的細(xì)胞囊泡內(nèi)在化表明，載體材料的表面性質(zhì)是微球進(jìn)入細(xì)胞脂質(zhì)膜的重要因素。多層包裹的組裝技術(shù)也被引入殼聚糖載體材料，Han等［20］用過靜電作用，將納米金用殼聚糖包裹后先制成納米金-殼聚糖核(AuNP-CS)，再將可逆電荷高分子材料PAH-Cit和聚乙烯亞胺(PEI)沉積于上述核微球上，形成層-層組裝的PEI/pah-cIT/AuNP-CS核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合物，并將其攜帶 Cy5-siRNA在MCF-7細(xì)胞上進(jìn)行基因沉默和耐藥機(jī)理研究，表明輸送體系具有保護(hù)siRNA，有效的細(xì)胞吞噬及溶酶體逃逸作用。Gao等［21］為提高殼聚糖基因轉(zhuǎn)染效率，將聚乙烯亞胺(Mw=1.8 kDa)接枝到殼聚糖上合成了CP復(fù)合物，考察了其粒徑、zeta電位、DNA結(jié)合能力、細(xì)胞毒性以及腫瘤細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)染效率。在HepG2、A549和HeLa細(xì)胞中，CP比PEI 25 kDa毒性更低，同時(shí)顯示出比PEI 25 kDa高的轉(zhuǎn)染效率。共聚焦激光掃描顯微鏡數(shù)據(jù)顯示CP進(jìn)入細(xì)胞核的時(shí)間是4h，比PEI 25 kDa長(zhǎng)，但比殼聚糖短。當(dāng)CP被用作基因載體將CCL22基因轉(zhuǎn)入H22細(xì)胞中，當(dāng)這些轉(zhuǎn)基因細(xì)胞被接種小鼠時(shí)，腫瘤生長(zhǎng)速率大幅度降低。

1.4 樹枝狀聚合物(dendrimer) 樹枝狀聚合物是近年應(yīng)用較多的陽離子聚合物基因載體，具有獨(dú)特的三維枝化對(duì)稱結(jié)構(gòu)，表面往往分布了大量氨基。其中聚酰胺-胺型樹枝狀聚合物(PAMAM)是研究最為廣泛的一類樹枝狀大分子聚合物。與其他陽離子聚合物相比，它具水溶性佳、毒性低等優(yōu)點(diǎn)。在生理?xiàng)l件下，PAMAM樹枝狀聚合物末端胺基可以完全質(zhì)子化而帶正電荷，與帶負(fù)電荷的核酸分子發(fā)生靜電結(jié)合作用，形成具有高度穩(wěn)定性的復(fù)合物，保護(hù)核酸避免核酸酶的降解，在體內(nèi)或體外表現(xiàn)出較高轉(zhuǎn)染效率。

利用氨基酸對(duì)PAMMA末端進(jìn)行修飾，可以改變PAMAM表面的胺基基團(tuán)數(shù)目，從而改變其正電性，也可改變PAMAM的疏水親水特性，從而影響其細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率。Kumar等［22］制備并評(píng)估了鳥氨酸修飾的PAMAM G4樹枝狀聚合物，在N/P=10時(shí)具有較高的轉(zhuǎn)染效率，且血清的存在并不影響基因轉(zhuǎn)染效率。鳥氨酸過量時(shí)可降低經(jīng)修飾的PAMAM G4樹枝狀納米粒的轉(zhuǎn)染效率，但對(duì)未經(jīng)修飾的無影響。顧忠偉等［23］以精氨酸修飾 dendrimers制得dendrimer-Arg，隨著轉(zhuǎn)染時(shí)間延長(zhǎng)和N/P比率的增加，在HEK-293細(xì)胞上轉(zhuǎn)染效率提高，可顯著抑制腫瘤細(xì)胞的增值。

PEG也是對(duì)PAMAM表面進(jìn)行化學(xué)修飾的常用材料之一，它可以屏蔽部分表面正電荷，提高樹枝狀聚合物的體內(nèi)活性及生物相容性，降低細(xì)胞毒性。Tang等［24］將 PAMAM G5和 G6樹枝狀聚合物中8%的表面胺基以PEG 5000進(jìn)行修飾，進(jìn)行了體外和小鼠肌肉注射的siRNA傳遞研究。PEG修飾的樹枝狀聚合物可保護(hù)siRNA免受RNA酶的消化，在血管平滑肌細(xì)胞和小鼠腹腔巨噬細(xì)胞中有較高的轉(zhuǎn)染效率。無論是在質(zhì)粒介導(dǎo)(293A細(xì)胞)還是腺病毒介導(dǎo)(COS-7細(xì)胞)綠色熒光蛋白的表達(dá)，PEG修飾的聚合物納米粒攜帶siRNA均可實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效敲除。對(duì)于腺病毒感染或綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠，利用PEG修飾的PAMAM肌注給予GFP-siRNA，也可顯著抑制綠色熒光蛋白的體內(nèi)表達(dá)。

2 陽離子聚合物作為藥物和基因的共同載體

將藥物和治療基因一起加載于同一種陽離子聚合物時(shí)上，形成的陽離子聚合物納米粒被內(nèi)吞入細(xì)胞后，在緩慢釋放藥物同時(shí)也進(jìn)行了治療基因的表達(dá)。這樣一方面通過給予特定的基因降低了化療藥物的劑量，減少其毒副作用，逆轉(zhuǎn)化療藥物的多藥耐藥現(xiàn)象，提高腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。另一方面由于化療藥物的使用可以促進(jìn)基因在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)，激活死亡受體而觸發(fā)細(xì)胞凋亡機(jī)制。兩者聯(lián)合使用可以相輔相成，互相促進(jìn)，達(dá)到提高抗腫瘤效果的作用。

從化療藥物與治療基因協(xié)同釋放的概念提出，到目前的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用，協(xié)同釋放已經(jīng)已取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，藥物-siRNA、藥物-基因蛋白以及藥物-治療基因等二元、三元組合等治療模式運(yùn)營(yíng)而生。Zhu等［25］利用可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合反應(yīng)，合成了三種可生物降解的PDMAEMA-PCL-PDMAEMA三嵌段共聚物，其中所含PDMAEMA分子量分別為2 700、4 800和9 100。這三種共聚物在水中可形成帶有+29.3到+35.5 mV的表面正電荷的納米膠束，前兩者顯示出較低的毒性，凝膠阻滯試驗(yàn)顯示在N/P比分別為4/1和2/1以上時(shí)能有效結(jié)合siRNA。與20 kDa PDMAEMA或25 kDa支鏈型PEI相比，第一種共聚物和GFP siRNA的復(fù)合物在GFP表達(dá)的MDA-MB-435-GFP細(xì)胞中，可顯著增強(qiáng)基因沉默的效率，并且此膠束攜帶紫杉醇后作用于PC3細(xì)胞，可能由于細(xì)胞吸收的改善，顯示出比游離紫杉醇更高的藥效。聯(lián)合VEGF siRNA和紫杉醇共同傳輸入腫瘤細(xì)胞，可明顯敲除VEGF的表達(dá)。帥心濤課題組［26］將 PEI-PCL裝載阿霉素后，結(jié)合 Bcl-2 siRNA，并將該納米微粒表面以 FA-PEG-PGA進(jìn)行修飾，該載體可將阿霉素及siRNA同時(shí)靶向?qū)隒6細(xì)胞，有效抑制了腫瘤細(xì)胞上調(diào)表達(dá)抗凋亡基因，使C6細(xì)胞對(duì)阿霉素的敏感性顯著提高。本課題組的胡奇達(dá)等［27］將小分子化療藥物替加氟結(jié)合于PEI-CD陽離子聚合物后，在N/P比為25的時(shí)候能與質(zhì)粒DNA形成粒徑為150nm左右的納米粒，能同時(shí)將藥物與基因有效地傳遞入B16F10細(xì)胞。同樣將阿霉素接枝于PEI-CD后，攜帶p53基因，在MCF-7多藥耐藥乳腺癌細(xì)胞中顯示出顯著的腫瘤抑制作用，可明顯延長(zhǎng)荷瘤小鼠的生存期［28］。以PEI-CD為主體，連接阿霉素的金剛烷Ad-Dox或連接紫杉醇的金剛烷Ad-PTX為客體，形成基于主客體結(jié)構(gòu)連接的自主裝納米材料PEI-CD/Ad-Dox、PEI-CD/Ad-PTX，可以與治療基因形成超分子納米微球，協(xié)同所攜帶的小分子化療藥物作用于腫瘤細(xì)胞［29-30］。

3 結(jié)語

目前有關(guān)陽離子聚合物應(yīng)用于藥物和基因給藥體系的研究發(fā)展迅速，為藥物與治療基因的可控釋放提供了一個(gè)平臺(tái)，其發(fā)展前景是相當(dāng)引人入勝的。當(dāng)然以陽離子聚合物為基礎(chǔ)的基因傳遞體系也同樣存在一些潛在的問題。像如何提高陽離子聚合物的傳遞、表達(dá)基因的效率，更大程度地發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞的作用;如何改善陽離子聚合物的生物降解性，降低其對(duì)機(jī)體的毒性，提高聚合物在生物相容性和安全性。再者，對(duì)于陽離子聚合物的基礎(chǔ)研究與實(shí)際應(yīng)用之間也存在一定的脫節(jié)，雖然許多聚合物的基礎(chǔ)研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但真正可應(yīng)用于臨床治療的卻很少。相信隨著有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、分析化學(xué)、藥劑學(xué)的發(fā)展和生物技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及對(duì)體內(nèi)細(xì)胞生物學(xué)特性和疾病機(jī)制了解的不斷深入，將會(huì)有更多高生物活性、高安全性的陽離子聚合物材料應(yīng)用于臨床治療中，為治愈更多的疾病，造福人類。

［1］ KAY M A.State-of-the-art gene-based therapies:the road ahead ［J］.Nat Rev Genet，2011，12(5):316-328.

［2］ AL-DOSARI M S，GAO X.Nonviral gene delivery:principle，limitations，and recent progress ［J］.AAPS J，2009，11(4):671-681.

［3］ DAVISM E，CHEN Z G，SHIN DM.Nanoparticle therapeutics:an emerging treatment modality for cancer［J］.Nat Rev Drug Discov，2008，7(9):771-782.

［4］ TANG Gu-ping，LU Xiao(湯谷平，陸 曉).Progress in research on non-viral gene delivery vectors ［J］.Journal of Zhejiang University：Medical Sciences(浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版)，2009，38(1):1-6.

［5］ MORILLE M，PASSIRANI C，VONARBOURG A，et al.Progress in developing cationic vectors for nonviral systemic gene therapy against cancer［J］.Biomaterials，2008，29(24-25):3477-3496.

［6］ INTRA J，SALEM A K.Characterization of the transgene expression generated by branched and linear polyethylenimine-plasmid DNA nanoparticles in vitro and after intraperitoneal injection in vivo［J］.J Control Release，2008，130(2):129-138.

［7］ KOO H，JIN G W，KANG H，et al.Biodegradable branched poly(ethylenimine sulfide) for gene delivery［J］.Biomaterials，2010，31(5):988-997.

［8］ PENG Q，HU C，CHENG J，et al.Influence of disulfide density and molecular weight on disulfide cross-linked polyethylenimine as gene vectors［J］.Bioconjug Chem，2009，20(2):340-346.

［9］ HUANG H，YU H，TANG G，et al.Low molecular weight polyethylenimine cross-linked by 2-hydroxypropyl-gamma-cyclodextrin coupled to peptide targeting HER2 as a gene delivery vector［J］.Biomaterials，2010，31(7):1830-1838.

［10］ LI D，PING Y，XU F，et al.Construction of a starshaped copolymer as a vector for FGF receptormediated gene delivery in vitro and in vivo［J］.Biomacromolecules，2010，11(9):2221-2229.

［11］ FITZSIMMONSR E，ULUDAG H.Specific effects of PEGylation on gene delivery efficacy of polyethylenimine: Interplay between PEG substitution and N/P ratio ［J］.Acta Biomater，2012，8(11):3941-3955.

［12］ PARK T G，JEONG J H，KIM SW.Current status of polymeric gene delivery systems［J］.Adv Drug Deliv Rev，2006，58(4):467-486.

［13］ LIU P F，YU H，SUN Y，et al.A mPEG-PLGA-b-PLL copolymer carrier for adriamycin and siRNA delivery［J］.Biomaterials，2012，33:4403-4412.

［14］ HUSCHKA R，BARHOUMI A，LIU Q，et al.Gene silencing by gold nanoshell-mediated delivery and laser-triggered release of antisense oligonucleotide and siRNA.［J］.ACS Nano，2012，6(9):7681-7691.

［15］ HARTONO S B ，GU W Y，KLEITZ FREDDY，et al.Poly-l-lysine functionalized large pore cubic mesostructured silica nanoparticles as biocompatible carriers for gene delivery［J］.ACS Nano，2012，6(3):2104-2117.

［16］ BOZKIR A，SAKA O M.Chitosan nanoparticles for plasmid DNA delivery:effect of chitosan molecular structure on formulation and release characteristics［J］.Drug Deliv，2004，11(2):107-112.

［17］ THIBAULT M，ASTOLFI M，TRAN-KHANH N，et al.Excess polycation mediates efficient chitosanbased gene transfer by promoting lysosomal release of the polyplexes ［J］.Biomaterials，2011，32(20):4639-4646.

［18］ CHEN M L，GAO S，DONG M D，et al.Chitosan/siRNA nanoparticles encapsulated in PLGA nanofibers for siRNA delivery ［J］.ACS Nano，2012.6(6):4835-4844.

［19］ TAHARA K，TADOKORO S，KAWASHIMA Y，et al.Endocytosis like uptake of surface modified drug nanocarriers into giant unilamellar vesicles［J］.Langmur，2012，28:7114-7118.

［20］ HAN L，ZHAO J，ZHANG X，et al.Enhanced siRNA deliveryand silencing gold-chitosan nanosystem with sueface charge-reversal polymer assembly and good biocompatibility ［J］.ACS Nano，2012，6(8):7340-7351.

［21］ GAO JQ，ZHAO Q Q，LV T F，et al.Gene-carried chitosan-linked-PEI induced high gene transfection efficiency with low toxicity and significant tumorsuppressive activity［J］.Int J Pharm，2010，387(1-2):286-294.

［22］ KUMAR A，YELLEPEDDI V K，DAVIES G E，et al.Enhanced gene transfection efficiency by polyamidoamine(PAMAM)dendrimers modified with ornithine residues［J］.Int J Pharm，2010，392(1-2):294-303.

［23］ KUI LUO，CAIXIA LI，LI LI，et al.Arginine functionalized peptide dendrimers as potential gene delivery vehicles.［J］.Miomaterials，2012，33:4917-4927.

［24］ TANG Y，LI Y B，WANG B，et al.Efficient in vitro siRNA delivery and intramuscular gene silencing using PEG-modified PAMAM dendrimers［J］.Mol Pharm，2012，9(6):1812-1821.

［25］ ZHU C，JUNG S，LUO S，et al.Co-delivery of siRNA and paclitaxel into cancer cells by biodegradable cationic micelles based on PDMAEMA-PCL-PDMAEMA triblock copolymers［J］.Biomaterials，2010，31(8):2408-2416.

［26］ CHENG D，CAO N，CHEN J，et al.Multifunctional nanocarrier mediated co-delivery of doxorubicin and siRNA for synergistic enhancement of glioma apoptosis in rat［J］.Biomaterials，2012，33(4):1170-1179.

［27］ HU Q D， FAN H， LOU W J， et al.Polyethylenimine-cyclodextrin-tegafur conjugate shows anti-cancer activity and a potential for gene delivery［J］.J Zhejiang Univ Sci B，2011，12(9):720-729.

［28］ LU X，WANG Q Q，XU F J，et al.A cationic prodrug/therapeutic gene nanocomplex for the synergistic treatment of tumors［J］.Biomaterials，2011，32(21):4849-4856.

［29］ FAN H，HU Q D，XU F J，et al.In vivo treatment of tumors using host-guest conjugated nanoparticles functionalized with doxorubicin and therapeutic gene pTRAIL ［J］.Biomaterials，2012，33(5):1428-1436.

［30］ HU Q，LI W，HU X，et al.Synergistic treatment of ovarian cancer by co-delivery of survivin shRNA and paclitaxel via supramolecular micellar assembly［J］.Biomaterials，2012，33(27):6580-6591.

R 730.54

A

1008-9292(2012)06-0593-06

http:∥www.journals.zju.edu.cn/med

10.3785/j.issn.1008-9292.2012.06.001

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30970711，21074111).

2012-10-09

2012-10-22

湯谷平(1961-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事生物材料、藥物控制釋放和非病毒性基因藥物載體研究;E-mail:tangguping@yahoo.com.cn

［責(zé)任編輯 張榮連］