上海交大《Adv Mater》：纳米组件助力乳腺癌基因治疗！

编辑推荐：本文提出了一种不消耗聚合物表面氨基的PEG改性方法。PEG/G5PBA/siRNA在无血清条件下具有良好的基因沉默效果。这一方法是在血清存在的情况下，获得优良基因沉默效果的重要途径。

小干扰RNAs（siRNAs）介导的基因治疗开辟了药物发现的新篇章。高效的基因转染在体外相对容易，但其在体内的治疗潜力受到siRNA向特定靶细胞传递效率低下的限制。非病毒基因传递系统具有生物毒性低、生物相容性好、易于合成和功能化等优点，是最有前途的基因载体之一。载体PEG化通过减少蛋白质和细胞吸附来增强载体的稳定性，并提高血清耐受性。此外，载体PEG化避免了免疫系统的识别，并提高了它们的循环和活性寿命。然而，用PEG修饰聚合物主要消耗聚合物的游离氨基，这反过来会降低电荷密度并限制它们的siRNA转染效率。

上海交通大学刘培峰教授课题为了解决这些问题，提出了一种新的PEG修饰方法。相关论文以题为“Nanoassemblies with Effective Serum Tolerance Capability Achieving Robust Gene Silencing Efficacy for Breast Cancer Gene Therapy”于2020年12月23日发表在Advanced Materials上。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202003523

研究表明，这种PEG改性策略，可以在不消耗阳离子聚合物游离氨基的情况下，构建高效的基于阳离子聚合物的siRNA载体（PEGRGD/GAPBA/siRNA纳米组装体）。PEG/G5PBA/siRNA纳米组装体具有正电荷，在无血清条件下具有良好的基因沉默效果。更重要的是，PEG/G5PBA/siRNA纳米组装体在含血清培养基中也表现出良好的血清抗性和基因沉默效果。这些纳米组件引发的有效抗血清和基因沉默功效具有体内优异的抗肿瘤效果。

为了研究无血清和有血清情况下转染的基因沉默效应，将G5PBA和siPLK1在含或不含10%胎牛血清(10%胎牛血清)的培养基中孵育形成多肽。然后将聚乙二醇加入到聚肽链中，再孵育60分钟，形成聚乙二醇保护的纳米组件，结果如图1所示。

图1 无血清和有血清情况下转染的基因沉默效应。

为了验证PEG基团在G5PBA/siRNA复合物表面的成功修饰，将cat-PEG和G5PBA混合并孵育1小时。将混合物在不同pH值(pH = 7 .4、6.5和5.5)的PBS中透析24小时，然后在蒸馏水中透析。如图2a，b所示，PEG的特征峰(乙二醇质子为H₃峰，邻苯二酚苯环质子为H₂)证实G5PBA和cat-PEG之间的化学结合是通过PBA和邻苯二酚进行的。

图2 纳米组装体的酸碱度响应性、稳定性和表征

研究人员评估了PEGRGD/G5PBA/siPLK1纳米组件介导体内基因沉默的功效。首先，在裸鼠体内静脉注射PEGRGD/G5PBA/siPLK1-Cy5纳米复合物后，通过体内荧光成像系统评估Cy5标记siRNA在纳米组装体上的体内生物分布。实验分为四组：裸siRNA-Cy5、PEGRGD/G5PBA/siPLK1-Cy5、PEG/G5PBA/siPLK1-Cy5和G5PBA/siPLK1-Cy5。如图3a所示，G5PBA/siPLK1-Cy5和siPLK1-Cy5的荧光仅分布在肾脏和肝脏。

图3  Cy5-siRNA负载纳米组装体的体内生物分布

最后，研究人员评估了PEGRGD/G5PBA/siPLK1纳米复合物介导MDA-MB-231荷瘤小鼠基因治疗的效果。

图4 纳米组装体的体内治疗效果。

总之，本文提出了一种有效的PEG修饰策略，在不消耗阳离子聚合物游离氨基的情况下构建高效的基于阳离子聚合物的siRNA载体（PEGRGD/GAPBA/siRNA纳米组装体）。这项工作为提高多聚体基因载体在血清和体内的基因沉默效率提供了一个通用而有效的方法。（文：8Mile）