基于TJ/AJ蛋白分布特性差异促角膜透过、晶状体上皮层胞内释药的双重膜修饰非对称脂质双层基因传递系统及机制研究

基本信息
批准号:81760639
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:37.00
负责人:张婧
学科分类:
依托单位:江西中医药大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Leaf Huang,李翔,刘婧,季苗苗,吕丹,孔小强,黄国勇
关键词:
非对称脂质双层ADT6多肽晶状体上皮细胞三甲基壳聚糖角膜透过
结项摘要

The development of cataract could be effectively inhibited by siRNA, however, how to improve the stability of the siRNA, elevate the transportation of siRNA across the corneal physiological and biochemical barriers, and achieve the cytoplasmic siRNA release in human lens epithelial cells (HLECs), are the key issues for siRNA to complete the gene silencing in eyes. Previous studies have found that trimethyl chitosan (TMC) could cause biological adhesion under the corneal charged environment and interact with tight junction proteins to promote the distribution of particles in the deeper corneal epithelial cells by paracellular pathway. In order to further improve HLECs-targeting effect, in combination with the typical difference of distribution of adherens junction protein E-cadherin in epithelium of cornea and lens, from cell membrane to the cytoplasm, we design the construction of a PARP-1 siRNA-loaded asymmetric lipid bilayers nanoparticle with Ca-P as cores (siNPs) and achieve high encapsulation. TMC and TMC-ADT6 peptides copolymer work as outer layer-modifying materials to separately open corneal tight junction/adherens junction, target to cytoplasm of HLECs and achieve endosomal escape of PARP-1 siRNA. The siNPs are assumed to adjust the cell permeability, enhance the targeting effect and stability of siRNA and ultimately improve the ophthalmic application of PARP-1 siRNA in the treatment of cataract from the animal, tissue and cell levels. The work will provide a systematic and universal model to study transmembrane ocular absorption of water soluble and macromolecular drugs, and further enrich the ocular drug delivery system theory.

siRNA可高效专一抑制白内障的发生发展,然而如何提高其稳定性、促进其跨越角膜理化屏障并实现晶状体上皮细胞(HLECs)胞内释放,是siRNA经眼传递完成基因沉默的关键问题。前期研究发现三甲基壳聚糖(TMC)在角膜荷电环境下可发生生物黏附,通过与紧密连接蛋白作用促微粒经细胞间途径渗透至角膜上皮深层。为进一步实现HLECs靶向,结合黏合连接蛋白E-cadherin在角膜/晶状体上皮层的分布由膜间转移至胞浆的特点,本课题以磷酸钙粒子为内核构建PARP-1 siRNA高效包封非对称脂质双层纳米粒,以TMC及TMC-ADT6多肽共聚物为修饰,分别打开角膜紧密连接/黏合连接,主动靶向HLECs胞浆并释药,从动物、组织、细胞水平,调控细胞间通透性、提高siRNA靶向性及稳定性,最终完成基因经眼治疗白内障,为水溶性、大分子药物眼部吸收提供系统性通用性较强的研究模式,可进一步完善眼部给药系统的制剂学理论。

项目摘要

前期研究发现三甲基壳聚糖(TMC)在角膜荷电环境下可发生生物黏附,通过与紧密连接蛋白作用促微粒经细胞间途径渗透至角膜上皮深层。本课题采用qRT-PCR实验筛选最佳沉默效果的PARP-1 siRNA,眼部刺激性实验确定TMC最终浓度为0.1%。采用反相微乳法制备DOPA脂质包裹的磷酸钙粒子为内核、薄膜分散法构建DOPC高效包封内核的膜修饰非对称脂质双层纳米粒TMC-siNPs。TMC-siNPs粒子形态呈球形且分散性良好;平均粒径为(57.3±0.6)nm,粒径分布良好;Zeta电位为(19.8±0.7)mV,显著高于TMC未修饰组,且琼脂糖凝胶电泳表明siRNA能稳定的包裹于纳米粒中,放置稳定性良好,血清稳定性良好,细胞毒性低。细胞摄取结果表明,相同时间下TMC-siNPs荧光强度明显强于Free-siRNA组,且随着时间增加,荧光逐渐增强。角膜透过性实验结果表明,与Free-siRNA组相比,siNPs、TMC-siNPs渗透至角膜深层的距离分别是Free-siRNA组的4倍和6倍,且主要通过细胞旁路通道途径发生角膜透过。TMC-siNPs能显著延长制剂的角膜滞留时间,同时siNPs、TMC-siNPs均能改善大鼠晶状体浑浊度,调节晶状体的过氧化态。与模型组相比,siNPs组和TMC-siNPs组大鼠晶状体内的PARP-1 mRNA水平分别降低了30.3%和44.0%,同时TMC-siNPs 作用后的大鼠晶状体内的PARP-1蛋白含量与模型组和siNPs相比显著下降,下降了39.5%和38.9%,且TMC-siNPs组大鼠晶状体内Caspase-3蛋白表达水平与模型组相比均有所上升,对氧化应激下眼部组织内SOD和ATP等氧化还原态具有调节作用,最终完成基因经眼治疗白内障,为水溶性、大分子药物眼部吸收提供系统性通用性较强的研究模式,可进一步完善眼部给药系统的制剂学理论。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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