新型胆酸类阳离子功能分子的合成、自组装及其作为核酸类物质载体的研究

该青年基金项目拟设计、采用天然石胆酸为起始原料，通过与阳离子片段及功能化片段的偶联，合成系列结构确定的新型两亲性石胆酸阳离子功能分子。并进一步研究其溶液中超分子自组装以及作为核酸类物质输送载体的性能，探索石胆酸阳离子的结构与其自组装、核酸类物质复合作用能力的相关性。在此基础上，研究作为核酸类物质输送载体的新型两亲性石胆酸阳离子分子的结构在体外对核酸类物质（如DNA、RNAi）动态细胞转染过程及效率的影响规律，并对所研究的两亲性阳离子功能分子的细胞毒性等相关细胞生物学性能进行评价。由此，进一步通过有机功能分子结构优化，提高其作为基因转染功能载体生物材料的综合性能。通过该青年基金的项目实施，在新型有机小分子基因载体研究领域，初步建立两亲性阳离子有机功能分子与核酸类物质（DNA， RNAi）相互作用的关系，为探索制备低成本、高效率、低细胞毒性的新型超分子有机功能基因载体材料开拓新的方法与途径。

该青年基金项目计划拟以胆酸类化合物中分子结构较为简单的石胆酸为起始原料，设计合成新型两亲性结构的石胆酸阳离子功能分子，探索石胆酸阳离子有机功能分子结构及其与核酸类物质的相互作用的规律以及进一步调控，研究其在溶液中的超分子组装行为与组装体结构，在生物性能评价方面，进行细胞毒性与生物相容性，以及基因输送性能方面的性能测试。.(1). 我们采用天然石胆酸和胆固醇为主体，采用高效的 “Click” 反应与阳离子功能片段进行高效偶联、去保护后合成得到系列阳离子功能分子。发现该类石胆酸和胆固醇的主体结构和阳离子头基电荷数对其组装与质粒DNA结合的理化性质及自组装性能有很大的影响，生物学评价表明天然胆固醇比石胆酸具有更低的毒性和更高的转染能力，其主要原因可能是由于胆固醇阳离子功能分子相对于石胆酸阳离子功能分子具有较高的细胞内吞能力所导致，该发现为设计“内吞通路定向”型的基因、药物输送载体提供了一定的基础。.(2).基于上述结论，采用性能更优良的胆固醇为疏水砌块，结合还原响应性控释的最新进展，设计合成了系列胆固醇二硫键衍生的生物还原响应型阳离子功能分子，发现胆固醇二硫阳离子化合物具有较高的DNA结合能力。其在GSH或DTT的刺激下可以产生pDNA的控释，其该系列脂质具有很高的基因转染性能和非常低的细胞毒性，有趣的是，我们发现该系列脂质/pDNA复合物表现出了“绕核”分布的行为，为深入研究“核靶向”型基因、药物输送载体提供了基础。.(3).为了深入探索化学结构和基因转染的构效关系，设计合成了一系列基于胆固醇的，带有赖氨酸和组氨酸头基，以及具有生物降解性和非生物降解性的碳酸酯、醚键的类脂质阳离子衍生物。发现该类天然胆固醇衍生的基因载体的转染性能主要取决于头部基团的结构，而与化学键的种类关系不大，且头部基团能够在很大程度上影响细胞内吞行为。为阐明基于甾体的基因、药物输送载体的“构效关系”提供了依据。. 综上所述，在该青年基金资助的项目中，设计合成了系列新型两亲性甾体阳离子功能分子，并对其理化、生物性能进行了初步研究。进一步将继续考虑研究优化石胆酸或胆固醇系列的阳离子功能分子结构使其实现更优异的生物学性能，并探索该类基因载体的细胞通路调控。目前，我们正在开展响应型（二硫键/非二硫键）甾体阳离子功能分子作为基因载体的构效关系研究。具体工作将在后续的面上项目中深入探讨。