可视化的高分子基因载体用于肿瘤靶向基因治疗及监测的多模态显像研究

高分子基因载体因其制备简单、细胞结合力强且易于表面修饰，成为当前研究的热点。本课题组前期研究证明，聚合与离散状态的超微超顺磁性氧化铁（USPIO）T2弛豫率差异较大，经表面修饰并在肿瘤细胞内定向释放后，USPIO由分散变成聚合状态，其所引起的T2信号差异能被MRI监测，且在外磁场作用下，USPIO能显著提高基因转染效率。本课题拟构建cRGD标记的嵌段高分子聚合物PEI-PEG，连接稀土上转换光材料与USPIO，并负载SB转座子携带的TK自杀基因质粒，构建基于光学与MRI多模态显像的肿瘤靶向高分子基因投送系统。在外磁场作用下，进行体内、外转染实验并检测其表达效率，采用光学成像、MRI T2值测量及磁敏感加权成像，监测质粒基因在靶部位的分布与释放。本课题联合采用磁性转染及转座子技术提高基因转染效率、采用光学及MRI多模态成像监测基因转染与释放，为基因载体开发及机制研究提供了新的思路与技术平台。

阳离子高分子多聚物作为一种非病毒基因投送载体，具有细胞结合能力强、制备简单、易于表面修饰并连接靶向分子等特点，成为当前研究的热点。本研究采用多层双聚合物修饰的稀土上转换发光纳米材料（UCNP-PEG@2×PEI）-EGFP及UCNP-PEG@2×PEI-Ce6/FAM-siRNA复合物，探讨其在血清存在条件下体外转染人宫颈癌Hela细胞及人肝癌HepG2细胞效率及体内、外近红外光激发下的光动力治疗联合基因治疗的效果及可行性，采用磁共振成像（magnetic response imaging，MRI）及上转换发光成像(upconversion luminescence ,UCL)监测基因治疗过程。研究结果表明，UCNP-PEG@2×PEI-EGFP及UCNP-PEG@2×PEI-Ce6-siRNA具有较好的稳定性，无明显毒性。在血清存在、N/P为10的转染条件下，二者均可以转染HeLa细胞及HepG2细胞，光动力治疗过程中产生的单线态氧不会影响siRNA诱导的基因沉默，光动力与基因联合治疗对肿瘤细胞的杀伤效应显著高于单独光动力治疗或者基因治疗。荷人肝癌HepG2细胞裸鼠皮下移植瘤模型瘤内注射UCNP-PEG@2×PEI-Ce6-siRNA复合物后，行光动力与基因联合治疗，能明显抑制肿瘤生长，抗肿瘤治疗效果优于单独光动力治疗及基因治疗。本研究通过多功能UCNP-PEG@2×PEI-Ce6/siRNA复合物可实现近红外光激发光动力与基因治疗的双模态联合治疗，其表现出优异的协同效应，提高了肿瘤的治疗效率。采用UCL/MRI多模态成像能在体内、外显示标记细胞，为今后开展活体肿瘤基因治疗及影像学监测提供了一个技术平台。