酶响应血管内皮细胞选择型基因递送表面的构建及其促进内皮化的研究

The in situ rapid endothelialization on the surface of cardiovascular implants can prevent thrombosis formation and intimal hyperplasia, which is beneficial for improving the long-term patency rate of artificial blood vessels. However, vascular endothelial cells (ECs) show limited adhesion and transfection on biomaterial surface. In order to solve the scientific problems of ECs transfection on biomaterial surface, we develop the material surface with gene delivery system having enzyme response of vascular ECs with the purpose for efficiently enhanced transfection and proliferation of vascular ECs. .In this proposal, we intend to design and synthesize the EC membrane-anchored proteases-responsive peptide linkers, which are used to immobilize gene delivery system on biomaterial surface. When vascular ECs are adhered onto this surface, membrane-anchored proteases in ECs can specifically degrade the peptide linkers, which triggers biomaterial surface to intelligently release gene complexes and improve cellular uptake. This can significantly promote the transfection efficiency and proliferation of vascular ECs on material surface. By using the synergistic effects of the special EC adhesion of REDV peptide and gene delivery system with enzyme response of vascular ECs, the rapid endothelialization of material surface will be enhanced. This proposal provides a new idea and approach for gene transfection on material surface, which is beneficial to solve the low endothelialization problem on the blood contacting material surface. Thus, it has important scientific significance and application value.

心血管植入材料表面原位快速内皮化能够防止血栓形成和内膜增生，有利于提高人工血管长期通畅率，然而，血管内皮细胞在材料表面粘附和转染不够理想。本项目针对材料表面内皮细胞转染的科学问题，提出构建具有酶响应性、血管内皮细胞选择型基因递送功能的材料表面，以期望实现高效促进血管内皮细胞在材料表面的转染和增殖。本项目拟设计合成内皮细胞膜锚蛋白酶响应性的多肽连接链，用于生物材料表面固定基因递送系统。当血管内皮细胞被粘附时，膜锚蛋白酶对多肽的专一性降解，触发材料表面智能性释放基因复合物，提高细胞摄取，从而显著地提升内皮细胞的转染和增殖能力。利用材料表面的REDV多肽对内皮细胞特异性粘附和酶响应性触发基因递送的协同作用，促进表面的快速内皮化。本项目为材料表面的细胞转染研究提供一种新思路和技术途径，有望从根本上解决血液接触材料表面内皮化水平低的问题，因此，具有重要的科学意义和研究价值。

心血管疾病严重威胁人类的生命，心血管支架和人工血管经常用于治疗心血管疾病，但是面临形成血栓和再狭窄风险。为了提高治疗效果，提高人工血管长期通畅率，在心血管植入材料表面需要原位快速内皮化，防止血栓形成和内膜过度增生，然而，血管内皮细胞在材料表面粘附和转染不够理想。为此，亟需研究在材料表面对血管内皮细胞的高效转染新策略。.为了解决材料表面内皮细胞转染的科学问题，我们构建了具有酶响应性、血管内皮细胞选择型基因递送功能的材料表面，实现了高效促进血管内皮细胞在材料表面的转染和增殖。在本项目研究中，我们设计合成了内皮细胞膜锚蛋白酶响应性的多肽连接链，将该连接链用于生物材料表面固定基因递送系统。当血管内皮细胞被粘附时，膜锚蛋白酶对多肽的专一性降解，触发材料表面智能性释放基因复合物，提高了细胞摄取，从而显著地提升了在材料表面对内皮细胞的转染和增殖能力。将REDV肽和MMP酶响应性基因递送系统修饰的人工血管表面植入大鼠腹主动脉28天后，内皮层从血管的吻合口向内延伸，新生内膜较为完整，人工血管的中间部位已经形成了内皮层。.为了提高REDV多肽和酶响应基因递送的功能，我们研究了柔性肽链寡聚甘氨酸（Gm）连接手臂的作用，优化了柔性肽链寡聚甘氨酸长度。通过引入柔性肽链Gm，提高了多肽链和细胞表面酶的相互作用，有利于酶降解反应的高效进行，从而促进基因高效递送，有效地促进内皮化。R/MCP (G8)@NPs 人工血管形成了新生内膜和最佳的SMCs再生，具有最好的通畅性和血管再生性。R/MCP (G8)@NPs人工血管中 eNOS+ ECs覆盖率高，约为空白组的3倍，ZNF580表达为2.65±0.08倍， eNOS表达为2.40±0.13倍，提高了抗炎、促血管生成和抗凝血生物功能。细胞实验和体内外实验研究结果表明，酶响应性递送表面实现了材料表面的REDV多肽对内皮细胞特异性粘附和酶响应性触发基因递送的协同作用，有效地促进了表面的快速内皮化，为人工血管和血管支架表面改性提供了新方法。.本项目取得的研究成果为材料表面的细胞转染研究领域提供了一种新思路和技术途径，有望从根本上解决血液接触材料表面内皮化水平低的问题，因此，本项目具有重要的科学意义和研究价值，预计有潜在应用价值。