國家納米科學中心基因沉默研究獲進展

　　近日，中國科學院國家納米科學中心研究員丁寶全課題組在基于核酸自組裝的基因沉默系統用于腫瘤治療研究中取得進展，相關研究成果以Branched Antisense and siRNA Co-assembled Nanoplatform for Combined Gene Silencing and Tumor Therapy為題，發表在Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1021/anie.202011174）上。

　　近年來，基因沉默系統在腫瘤治療領域的研究已被廣泛報道，主要是通過各類陽離子脂質體，高分子聚合物和無機納米顆粒等為載體遞送反義核酸或小干擾RNA，用以沉默腫瘤相關基因，達到抑制腫瘤生長的目的。基于堿基互補配對的核酸自組裝體系可被設計成具有不同尺寸和形狀的納米結構，同為核酸的各類基因治療藥物也可以通過堿基互補配對的方式進行共組裝，從而使得構建基于核酸自組裝的基因治療系統成為可能。

　　前期工作中，丁寶全課題組在利用多功能核酸納米結構遞送基因治療藥物領域已獲系列進展（Journal of the American Chemical Society 2019, 141, 19032；Angewandte Chemie International Edition 2018, 57, 15486；Nano Letters 2018, 18, 3328）。核酸自組裝結構具有尺寸可控、可定點修飾和生物相容等特點，是一類優秀的藥物載體。為進一步提高對核酸分子的利用效率，構建一類由核酸藥物組成且具有藥物載體功效的基因治療型復合納米體系較為重要。

　　在前期研究基礎上，丁寶全課題組通過引入小分子偶聯的支鏈核酸藥物實現對反義核酸和小干擾RNA的共組裝，構建一類既是載體也是藥物的基因治療型核酸納米復合物用于對腫瘤的聯合治療。研究利用環形的超分子β環糊精為內核經無銅點擊反應共價偶聯反義核酸序列，制備支鏈反義核酸（7AS）。同時，對經典的小干擾RNA的3’末端進行延伸，構建出一段能夠同反義核酸進行部分堿基互補配對的RNA序列作為堿基識別的連接子（siRNA_L）。將支鏈反義核酸同3’末端延伸的小干擾RNA進行堿基識別并共組裝得到核酸納米復合物。通過超分子體系的主客體識別機制，在基因治療型核酸納米復合物中引入金剛烷修飾的靶向性葉酸配體和內涵體逃逸肽，實現對靶標細胞的選擇性內化和隨后的內涵體逃逸過程。在細胞內RNase H酶的識別和切割作用下，逐步釋放支鏈反義核酸和小干擾RNA，用以對腫瘤相關基因PLK1編碼的mRNA進行多位點識別和切割，實現聯合的基因治療，抑制腫瘤細胞的增殖。在小鼠活體水平，該類基因治療型核酸納米復合物表現出明顯的腫瘤富集效果以及低免疫原性。在1.2 mg/kg的給藥劑量下，觀測到顯著的對腫瘤相關基因PLK1的下調水平，抑制腫瘤的生長。該研究通過構建支鏈核酸藥物，利用核酸自組裝和超分子主客體識別，制備具有靶向識別能力和對細胞內特定生物分子產生響應的基因治療型核酸納米復合物，實現對靶標基因的精準治療，為惡性腫瘤等疾病的診療提供新的研究策略。

　　論文第一作者為國家納米中心副研究員劉建兵，論文通訊作者為丁寶全和劉建兵。研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項、中科院前沿科學重點研究計劃等的支持。　　

支鏈反義核酸和小干擾RNA共組裝構筑的基因治療型核酸納米復合結構，靶向腫瘤實現腫瘤生長抑制