脑靶向修饰新型多功能量子点复合物治疗阿尔茨海默氏病的研究

Many researches focus on the functional quantum-dot-based siRNA delivery for cancer treatment, unlike the studies of the nerve disease treatment. In our previous studies, we developed the functionalized quantum dot compound (PEG-QD-siRNA) and obviously improved the transfection efficiency of siRNA in nerve cells. Furthermore, QD complexes restrained the expression of β-secretase (BACE1) gene for the treatment of Alzheimer's disease. We will synthesize a new-type multi-functional quantum dot compound in this study. In the cell membrane penetration peptide (TAT) guidance, the quantum dots carry the curcumin (CUR) and siRNA through the blood brain barrier and brain-targeted drug delivery. In lesion brain regions, CUR and siRNA restrain or inhibit the Aβ production, aggregation and senile plaque to play dual functions of the prevention and treatment of Alzheimer's disease. Use of the near infrared QD emission spectrum, we can trace the quantum dot compound including the transportation, penetration of the blood brain barrier and drug metabolism in living animals. Our paper related to previous study has been accepted by Nature Publishing Group (NPG). This project is expected to prepare a new-type multi-functional quantum dot compound that transport CUR and siRNA to brain. At last, we will develop a new way of the prevention and treatment of Alzheimer's disease.

我们前期研制的单功能荧光量子点(PEG-QD-siRNA)突破性提高了siRNA的神经细胞转染率，抑制了β-分泌酶基因表达，为阿尔茨海默氏病(AD)治疗开拓了新途径，该论文即将在《自然出版集团》(Nature Publishing Group)杂志上发表(附件)。本课题拟合成新型多功能荧光量子点复合物(CUR/TAT-QD-siRNA)，该复合物在细胞膜穿透肽(TAT)引导下，携载姜黄素(CUR)和siRNA穿透血脑屏障，在病变脑区发挥CUR和siRNA联合对抗Aβ产生、聚集和形成老年斑，发挥预防和治疗AD的双重作用。另一特色是利用量子点(QD)的近红外光谱，可活体动物示踪该复合物的体内运输、穿透血脑屏障、脑靶向运输及药物代谢的全过程。项目预期目标是研制出携载CUR药物和siRNA基因药物且脑靶向运输的新型多功能荧光QD复合物，开发具有新机制、新结构的预防和治疗AD的特效药物。

首次设计合成了以硒化镉为核心包覆硫化锌的荧光量子点(CdSe/ZnS QD)，经聚乙二醇（PEG）包被后形成水溶性的有机-无机杂交结构PEG-QDs纳米载体。通过嫁接到PEG的叔胺与siRNA表面羧酸以静电吸附形成新型荧光量子点复合物（PEG-QD/siRNA）。PEG-QDs/siRNA复合物转染人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞株，靶向抑制了BACE1基因表达，从而显著降低了神经细胞的β淀粉样蛋白（Aβ）生成。新型荧光量子点复合物（PEG-QD/siRNA）通过神经细胞基因干预开创了阿尔茨海默病靶向治疗的新途径。.新增了多种新型荧光纳米材料合成、多功能纳米药物投递系统以及纳米药物载体合成新技术等研究内容，如合成了不同特性聚合物包被的金纳米棒（CTAB-coated Au NRs），诱导细胞自噬并探讨细胞自噬的机制；合成以核酸适配体MUC1为模板的近红外荧光银纳米团簇（MUC1-Ag NCs）用于活体动物靶向细胞成像、药物投递以及影像介导的治疗；合成基于PEI的两亲性聚合物（PLA-PEI），并偶联苯硼酸构建一种pH敏感的多功能荧光纳米胶束，利用pH响应的药物释放和多色荧光特性建立了一种荧光成像介导的高响应性纳米药物投递系统，可用于靶向诊断和靶向治疗；利用纳米晶技术合成了无载体姜黄素纳米，开发出一种新型无载体纳米药物投递系统，明显提高经典药物姜黄素在治疗阿尔茨海默病中生物利用度和疗效。.新增了设计合成几十种新型聚集诱导发光（AIE）分子探针（如BSPOTPE、PMPO、TPE、TTAPE等）和AIE复合物（如TPE-TPP、TTAPE-Me等），用于细胞或活体动物成像、蛋白质构象监测、DNA或RNA可视化、生物分子或离子检测、药物投递等，该技术对阿尔茨海默病的发病机制、早期诊断、、药物投递、靶向治疗等具有极高的学术价值和应用价值。.总之，本项目按计划执行，完成了所有研究内容，实现了预期目标，圆满完成项目各项任务。此外，又根据国际纳米载体研究的新趋势和项目实施过程中的新问题，新增了部分研究内容，更好的解决了纳米载体的无毒化、纳米载体的多功能化以及纳米合成生产工艺的简洁化等，使项目的研究水平更为提高，达到国际领先。发表SCI论文11篇，超额完成原计划指标。获得发明专利1项。培养博士后及博士生7名（已毕业）和在读博士和硕士生8名。