多肽型阳离子脂质体的研究进展

多肽型阳离子脂质体的研究进展

赵轶男, 张树彪, 崔韶晖, 王胜男, 孙 杨

(大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600)

摘 要:多肽型阳离子脂质体作为一种重要的非病毒基因载体,克服了其他阳离子脂质体转染效率低、具有一定细胞毒性的缺点,在基因转运方面具有广阔的应用前景。在近年来多肽型阳离子脂质体研究的基础上,论述了多肽型阳离子脂质体在类脂的结构设计、脂质体制备及其在基因转运方面应用的研究现状,展望了多肽型阳离子脂质体的发展方向。关键词:多肽;阳离子脂质体;非病毒载体;基因转运中图分类号:R 941 文献标志码:A 文章编号:0367 6358(2010)11 0701 04

T he Development of Poly peptide Cationic Liposom e

ZH AO Yi nan, ZH AN G Shu biao, CU I Shao hui, WANG Sheng nan, SUN Yang

(Colle ge of L if e S cience ,Dalian N ationa lities Univ er sity ,L iaoning Dalian 116600,China)

Abstract:As an impo rtant non viral gene v ecto r,poly peptide catio nic lipo som e has ov ercome som e disadvantag es of o ther cationic liposomes,such as low transfection efficiency and cell tox icity ,and show n a potential application in disease treatment and g ene transfer.Based on the studies of recent years,sum marizes the latest development of po lypeptide catio nic liposome for gene deliv ery ,including the str ucture design of po lypeptide lipid,liposomal preparation and the applicatio n in the field of gene transfer,and it also g ives som e sugg estio ns on the dev elo pment trend of poly peptide catio nic liposo me for g ene delivery.

Key w ords:poly peptide;cationic liposome;non v iral vector ;g ene transfectio n

收稿日期:2010 05 15

基金项目:国家自然科学基金(20876027)、教育部新世纪优秀人才支持计划(NC ET 08 0654)作者简介:赵轶男(1979~),女,硕士,研究方向:非病毒基因载体。E m ail:yin anz hao@dln

基因治疗已成为许多不治之症的重要治疗方法,而载体系统是该方法能否成功的关键,主要包括病毒载体和非病毒载体。病毒载体例如腺病毒载体、腺相关病毒载体或逆转录病毒载体已被用于临床试验[1]。然而,有报道病毒载体存在一些副作用,包括免疫反应及感染[2],并且大量获得重组病毒载体相对困难。阳离子脂质体是一种非病毒载体,具有类细胞结构和生物膜的特性,在体内可降解,可以保护其运载基因片段的生物活性[3]。另外,该方法操作简单、重复性好,阳离子脂质体是一种有临床应用潜力的基因转染载体。肽及其衍生物在抑制癌细

胞的转移、抗血栓、治疗急性肾衰、抗炎及皮肤再生等方面的研究已有越来越多的报道,但由于游离小肽在体内易被酶降解,在几秒内就被清除,生物利用度低,且不具备靶向性,难以实现其药用价值。然而

以氨基酸或肽制备阳离子脂质体,能延长其在体内的半衰期和增强靶向性。多肽型阳离子脂质体作为非病毒基因载体中重要的一种,因操作简便,转染的安全性和高效性而得到研究人员的广泛关注。本文综述了多肽型阳离子脂质体在类脂结构设计、脂质体的制备及其在基因转运方面应用的研究现状,为多肽型阳离子脂质体的深入研究提供参考。

1 多肽型阳离子类脂

多肽型阳离子类脂是由极性头部、连接键和疏水尾部三部分构成。极性头部由氨基酸、多肽组成,起着脂质体与DNA 、脂质体 DNA 复合物与细胞膜或与细胞内其他组分相互结合的作用。基因表达效率与阳离子类脂的氨基酸、多肽头部有关。连接键通常选择醚键、酯键或酰胺键,连接键决定了阳离子类脂的化学结构稳定性和生物降解性[4]。如N [1 (2,3 二油酰氧)丙基] N ,N ,N 氯化三甲铵(DOT MA )和双十八烷基溴化铵(DDAB)含有醚键或C N 键,化学稳定性好,但不能被生物降解,不适用于体内实验。含有酯键的阳离子类脂较易被生物降解,细胞毒性小,但它们的化学稳定性通常较差。因此,常采用含有稳定的、生物可降解的连接键,如酰胺键和氨甲酰键。疏水尾部主要由双链烷基或胆固醇衍生物所组成。双链烷基通常是C 18、C 16、C 14或C 12单位长度,既可以是完全饱和的碳链也可以含有双键(例如oleyl 基团),并且都是对称的;胆固醇有维持类脂排列有序化、保持脂双层膜刚度的性能。

目前已有的多肽型阳离子类脂结构种类很多。例如以精胺或亚精胺用作极性头部的阳离子类脂,典型化合物有DOGS (dioctadecylamido gly cy l spermine )、DPPES (dipalm itoy l pho sphatidy l ethanolamido spermine)[5](如图1);以氨基酸为头部的阳离子类脂,例如以赖氨酸或精氨酸作为极性头部(如图2)[6]

;以多肽为极性头部的阳离子类脂,如图3为多肽Lys Lys Lys 、Peptoids 用作极性头部[6]

。

DOGS

DPPES

图1 D OGS 和DPP ES

的化学结构

Lysine

Arginine

图2

氨基酸为极性头部的阳离子类脂化学结构

Peptide bosed

gemini

Peptoids

图3 多肽头部的阳离子类脂化学结构

2 多肽型阳离子脂质体的构建

阳离子脂质体是用量最大、研究最广泛的非病

毒载体,由阳离子类脂组成。多肽型阳离子类脂可以单独形成脂质体,但是很多时候它们都和助类脂一起使用,如二油酰磷脂酰乙醇胺(DOPE)、磷脂酰胆碱(PC),这些中性磷脂起到稳定双层膜和降低阳性成分毒性的作用,同时提供阳性类脂的细胞渗透功能。DOPE 是应用最广的中性磷脂(如图4),在阳离子脂质体介导基因转染中起到关键作用[7]

。H uang [8]报道了类脂聚合物单独存在时不能转染细

胞,加入DOPE

能克服解决这个问题。

图4 DOP E 的化学结构

多肽型阳离子脂质体的制备方法有很多,常用的有薄膜法(thin film ,TF )、复乳法(double