成药性小核酸干扰（siRNA）合成载体的设计与构建

Since the multi- and off targeting issues have been resolved and stability has been improved, the lack of efficient and safe delivery system became the only remaining hurdle for converting siRNA, a revolutionary discovery, to medicines. Therapeutically feasible synthetic carriers of siRNA must be structurally simple and accomplish all five essential tasks concurrently as packing siRNA into nano-particulates (A); adsorbing onto diseased cells selectively (B); escaping from endosomal digestion (C); releasing siRNA in cytoplasm (D); and metabolizing itself to nontoxic species (E). In the previous studies, we used spermine, the molecule condensing genes in sperms, as the basic building block and imdazole-conjugated bis-imine as the polymeric linkage to have synthesized a polycatoic carrier to accompolished tasks A, C, D, E by responsive degradation to spermine and a safety-known metablite in the endosome. In this study, we will modify the structure of the spermine-based cationic polymer to balance its responsiveness and stability to optimise the dynamics of polyplexic complexation and disasembly. In addition, the issue of pre-mature disassembly of polyplexes and siRNA leaking will be addressed by surface-guided assembly of a rationally designed functional block copolymer membrane around the polyplex. The surface membrane will be examined for its convenience and flexibility in immobilizing selected cell-targeting moieties with optimised surafce population.

随着小核酸干扰（siRNA）的多靶和脱靶问题的解决、稳定性的改善，递送系统的缺位成为这一革命性发现走向治疗药物的唯一障碍。可成药的siRNA合成载体须以简单的结构一并完成核酸凝聚（A）、细胞靶向（B）、内吞逃逸（C）、核酸释放（D）及自身无毒化代谢（E）五项任务。我们在前期实验中以精子中专职凝聚核酸的精氨为构建单元，以咪唑共轭亚胺为连接结构，构建了响应内吞体环境降解为精胺和已知药物代谢物聚阳离子载体，实现了A、C、D、E四项功能。本研究中，我们将一方面优化这一结构，通过调节聚阳离子的响应性和稳定性之间的平衡，把握Polyplex凝聚和解聚的最佳时机；另一方面，针对siRNA到达靶细胞之前的泄漏和非特异性细胞吸附问题（任务B），通过表面导向自组装，在担载siRNA的polyplex表面构建稳定的功能化嵌段聚合物表面膜，以简便、可置换、可微调表面密度的方式附载所选定的靶向基团和长循环基团。

小核酸干扰（siRNA）能够针对性地沉默致病基因的表达的功能使之成为强大的潜在药物，而成药性合成载体的缺位则是其用于实际治疗的壁垒。这一领域建议各类载体构建方案的研究报道虽然很多，无一不在功能的齐全性、构建的精确性、作为药物制剂的重现性、或者体内的代谢安全性等方面存在着成药性缺陷。. 有鉴于此，本研究旨在设计和验证一整套环环相扣的热力学自洽的合成载体构建过程，使得siRNA得到更好的保护（不泄漏，不发生非特异性释放），递送载体的粒径和细胞响应性得到精确的调控，所需的功能部件能够根据需要轻易而定量地组装在载体上。这套构建过程起始于设计包载siRNA的聚阳离子pH响应性降解的交联骨架（其中要求降解产物为内源性或无毒的分子）；继之以Zeta电位自洽的缩合聚合，从而得到均一可调聚合物分子量和交联度。更有意义的是这样的聚阳离子单个分子可将足量拷贝的siRNA包载于其交联骨架内部，形成单分子颗粒（uni-molecular polyplex），从而使siRNA合成载体的粒径及响应性降解速率精确可调。最后，我们在带有正电荷的uni-molecular polyplex表面自组装了一层合理化设计的三嵌段聚合物膜，不但有效地避免了siRNA的泄漏、被其他聚电解质取代、以及酶催化降解，而且可方便地将选定的细胞靶向基团以优化的表面密度附着于uni-molecular polyplex。特别值得提示的是上述过程的每一步都是热力学自洽的，除了第一步的聚合反应外，后续步骤全无化学反应和有机溶剂，可由没有药剂师简单配制。. 本研究中，上述热力学自洽的siRNA合成载体构建过程得到了一系列体外、体内实验的验证。其制备上的简捷与方便可使之立即成为用于实验动物系统给药的siRNA实验试剂。随着实验动物给药上的有效性、安全性、和便捷性得到证明，其作为人类药物载体的应用将等在时间的延长线上。