基于火棘多糖铁类基因释放载体的构建及其用于卵巢癌基因治疗的研究

Efficient transfection and expression of genes are the most crucial step of procedure for gene therapy of cancer, constrution of low toxicity and easy preparation of non virus gene carrier is considered to be the key factor. With biological compatibility and safety of natural polysaccharides, Pyracantha fortuneana polysaccharide iron compounds(PFPIC) can promote DNA condensation to highly expressed in the cells. Therefore, PFPIC is a potential safety gene delivery vehicles for cancer therapy. To verify and further optimize Pyracantha polysaccharide iron delivery vehicles for gene, Pyracantha fortuneana polysaccharide was used as material to synthesized different molecular weight polysaccharide iron and iron complexes for gene carrier in this research project. By revealing the relationship between different molecular weights of PFPIC and mechanisms of transmembrane or gene transfection efficiency, to get more secure and efficient polysaccharide iron-based gene delivery vehicles. And explore the feasibility of PFPIC for gene silencing and cancer treatment in a cell and mouse model.This research will provide a throretical and technical basis in construction of new polysaccharide gene carrier and modified polysaccharides for treatment of cancer.

如何获得更安全的基因载体是基因治疗面临的难题之一，具有低毒、易制备等优势的非病毒基因载体被认为是解决这一问题的希望所在。前期研究发现，火棘多糖铁化合物作为一种生物兼容性好、安全性高的天然多糖，可凝聚DNA，转运基因在胞内高效表达，且细胞毒性极低。因此，具有作为安全的基因释放载体的潜力。为验证这一推断，并进一步优化火棘多糖铁作为基因释放载体的功能。本项目拟以火棘多糖为原料，合成不同分子量和含铁量的多糖铁配合物，筛选具有作为潜在基因释放载体的多糖铁；通过揭示分子量、含铁量对多糖铁-DNA复合物跨膜机制、胞内转运及基因转染效率的构效关系，得到更安全高效的多糖铁类载体；并以细胞和小鼠为模型，探索多糖铁作为RNAi载体用于基因沉默和癌症治疗的可行性。该研究将为火棘多糖铁开发为一类新型基因释放载体及其用于癌症基因治疗的研究奠定基础。

基因治疗是一种对于治疗与基因相关疾病的一种极具潜力的方法，但是缺乏安全、高效的基因载体一直是限制基因治疗向临床应用发展的主要障碍之一。由于病毒型载体具有免疫原性等致命缺陷，因此具有易制备、基因携带量大、无免疫原性等优势的非病毒载体得到了更多的关注，且取得了丰富的研究成果。然而，目前 已报道的非病毒载体仍然存在细胞毒性高、转染效率低等问题需要进一步研究并解决。本项目的主要思路为采用具有良好生物兼容性的天然多糖为原料，利用多糖对三价铁离子(Fe3+)的络合作用制备在水溶液中可以阳离子形式存在的多糖铁配合物。进一步利用多糖铁带正电荷的性质实现其对带负电对核酸分子（DNA或RNA）的吸附并促进其凝聚，多糖铁作为基因载体的潜力，为设计和开发新型安全、高效的基因载体提供借鉴。针对以上研究目标和思路，本项目主要完成的工作有：PEI修饰米糠作为载体的研究，TAT肽修饰的PEI-RBP作为基因载体的研究与评价，PEI修饰米糠多糖铁配合物作为基因载体的研究，多糖分子量对PEI修饰米糠多糖铁配合物作为基因载体的影响研究。 研究结果表明，（1）通过米糠多糖对PEI进行修饰后，可以显著降低PEI的细胞毒性且可表现出较高的基因转染效率；（2）单独多糖铁不具有作为基因载体的能力，但与PEI连接后具有作为安全、高效基因载体的潜力；（3）低分子量多糖制备的多糖铁与PEI连接后具有更高的基因转染效率。