基于近红外激光触发的线粒体靶向核肽酸纳米递送系统的研究

线粒体DNA(mtDNA)是动物细胞染色体外唯一存在的遗传物质。针对mtDNA突变所引起的线粒体疾病，可以将与突变mtDNA之互补肽核酸（PNA）序列导入线粒体，抑制突变型mtDNA的复制，使之不足以产生临床表型。为了协助PNA能突破胞内外多种屏障到达其作用靶点（线粒体基质），本课题将构建一种可由"生物学窗口"近红外激光触发的、并由多种功能多肽（细胞穿膜肽、融合肽、线粒体靶向肽等）介导的可 "逐级"靶向线粒体的PNA纳米递送系统。本课题将重点考察该PNA纳米递送系统在细胞内的运动规律，探讨纳米载体、功能多肽及近红外激光的协同作用对该系统介导的PNA抑制mtDNA复制的效果，并籍此指导进行纳米载体结构以及近红外激光参数的优化。预期本研究的成果将提供一种纠正mtDNA突变的新思路、新方法，有望克服单纯的反义基因治疗中一些难以逾越的科学和技术难题，从而促进纳米医学和线粒体疾病治疗等学科的发展。

线粒体不仅是人类细胞的重要组成成分，而且控制着细胞凋亡的激活系统。肿瘤细胞的多种特征都和线粒体的机能丧失有关。本课题构建了一种可由"生物学窗口"近红外激光触发的、并由多种功能多肽（细胞穿膜肽、融合肽、线粒体靶向肽等）介导的可 "逐级"靶向线粒体的纳米药物递送系统。本研究的成果将为线粒体疾病的治疗提供一种新思路、新方法，从而促进纳米医学等学科的发展。    .本课题取得的主要结果如下：.（1）采用乳液聚合方法制备了具有近红外敏感性的Au/pNIPAAm纳米水凝胶，并对其结构和性能进行了详细的表征，明确了Au/pNIPAAm纳米水凝胶的合成机制；通过细致地调控实验条件，实现了Au/pNIPAAm纳米水凝胶的可控生长。.（2）以5-氟尿嘧啶、罗丹明B、酞菁、肽核酸为模型药物，并通过正交实验，获得了最优化药物包封率的实验条件；探讨了环境温度对Au/pNIPAAm复合纳米水凝胶结构的影响机理，实现了药物的可控释放。.（3）建立了不同波长的激光与Au/pNIPAAm纳米水凝胶相互作用的数学模型，阐明了Au/pNIPAAm纳米水凝胶在激光照射下的药物释放机理。.（4）考察了不同波长的激光对细胞生长的影响，为近红外激光应用于生命科学提供了基础数据。.（5）系统地研究了Au/pNIPAAm纳米水凝胶进入细胞的方式及影响因素，明确了Au/pNIPAAm纳米水凝胶以clathrin蛋白受体介导的内化方式和脂筏介导的巨胞饮两种途径进入Hela细胞。.（6）系统地研究了不同多肽修饰的Au/pNIPAAm纳米水凝胶在细胞内转运的路径；明确了不同多肽（细胞穿膜肽、融合肽、线粒体靶向肽）修饰的Au/pNIPAAm纳米水凝胶对细胞活性、细胞内化、细胞内逃逸溶酶体效率等方面的影响；确定了Au/pNIPAAm纳米水凝胶在细胞内的运动规律，从而初步实现了"逐级"靶向线粒体的纳米药物递送系统的设计与制备。.（7）经线粒体靶向肽修饰后，肽核酸/纳米金可高效地靶向非细胞体系的线粒体及活细胞内的线粒体。.（8）线粒体靶向肽修饰的谷胱甘肽，不仅具有线粒体靶向功能，而且可抑制细胞内ROS非正常升高，维持正常的线粒体膜电位。 .（9）在动物水平上考察了Au/pNIPAAm纳米水凝胶的生物相容性、生物学分布；在近红外激光的作用下，包载5-氟尿嘧啶的Au/pNIPAAm纳米水凝胶能有效地抑制肿瘤的生长。