以壳聚糖为载体的口服基因药物讲课稿

以壳聚糖为载体的口服基因药物

以壳聚糖为载体的口服

基因药物

摘要：口服给药由于服用方便、病人依从性好、治疗费用低等优势一直是研究的热点。基因药物临床试验的成功再次激起了人们对基因药物口服给药的研究热情。以壳聚糖为载体的口服基因药物临床前研究已取得长足进展，但要成功地应用于临床，尚需对水溶性、胃肠道稳定性、膜通透性、转染效率等关键问题进行深入研究。

关键词：壳聚糖；基因药物；口服给药。

口服给药由于服用方便、病人依从性好、治疗费用低等优势，成为最常见的给药途径。但长期以来，基因药物的给药以注射途径为主，是因为口服给药存在多种限制因素，如胃中的低pH可使DNA脱嘌呤化。消化酶易降解治疗基因，常用基因载体难以被肠上皮细胞摄取等，相关释药技术的发展明显滞后于基因药物本身的发展。作为一种天然的阳离子聚合物，壳聚糖不仅易与带负电荷的DNA等遗传物质结合而形成纳米微粒，还具有无毒、易获得、生物可降解、稳定、生物相容、能抵抗胃肠道环境(pH、核酸酶)对药物的破坏、生物黏附性强、可促进药物渗透吸收等优点，日益成为服基因药物的优良载体。

1、口服壳聚糖基因药物的临床前研究

1．1、基因免疫

Roy等首先采用壳聚糖载体进行口服基因疫苗的可行性研究。对花生过敏的小鼠口服壳聚糖基因疫苗3-4周后，可以产生相应的分泌型I异A和血清lgG2a抗体，由花生引起的过敏反应的发生率和程度显著降低，表明该类药物可望成为防治过敏性疾病的有效手段。Chew等随后也报道了口服壳聚糖基因疫苗成功预防尘螨过敏反应的结果。最近Rajeshkumar等发现用载有VP28基因的壳聚糖纳米粒喂养对虾7d后能有效的对对虾白斑综合征病毒产生免疫力，病毒感染后存活

率可达100％，而对照组全部死亡。而Bivas-Benita等进行的弓形虫疫苗研究结果却显示，壳聚糖基因疫苗诱导抗体产生的效果远逊于壳聚糖蛋白疫苗。研究结果的差异可能源于所使用壳聚糖制备工艺和构成的不同，同时也说明制剂学研究对壳聚糖基因疫苗的开发不容忽视。

1．2、基因治疗

壳聚糖基因药物口服后不仅可以诱导抗体的产生，还可以在体内表达治疗性蛋白。小鼠在服含mEPO基因的壳聚糖基因药物4d后，红血球压积从45％的基础水平升至60.9％，并持续保持在该高水平1周左右。再次口服给药后，红血球压积仍然可以升高。口服裸DNA组和未治疗组则未见红血球压积的变化。Bowman 等将口服壳聚糖基因药物用于血友病A的治疗，80％的实验鼠的血液中检出活性凝血因子Ⅷ表达产物，出血现象得到明显改善，而仅口服质粒DNA组则没有明显效果。将上述壳聚糖基因药物接枝肝靶向配体半乳糖后，治疗基因的转染率和治疗效果显著增强。

2、口服壳聚糖基因载体的开发策略

临床前研究结果显示口服壳聚糖基因载体极具发展前景，但要应用于临床尚需对涉及的关键问题进行深入研究。

2．1、水溶性

壳聚糖溶于酸性介质，而不溶于水，所以壳聚糖基因药物一般在酸性条件下制备。但酸性条件可能对基因药物的活性产生影响，所以其水溶性的增强有利于制备。除了控制其脱乙酰度外，Kim等采用低相对分子质量（Mr）壳聚糖制备DNA纳米微粒，不但可提高其在水溶液中的稳定性，而且能降低细胞毒性。对壳聚糖进行改性(如引入亲水集团、季铵盐化)也可改善其水溶性。值得注意的

是具有良好水溶性的羧甲基壳聚糖，很好地解决了基因载体制备和转染过程中的沉淀问题。

2．2、稳定性

胃肠道酶降解作用是基因药物口服生物利用度低的主要原因之一。壳聚糖自身就是一种保护剂，在一定程度上避免了胃肠pH环境和酶对基因药物的降解，提高药物的生物利用度。相同Mr的壳聚糖，脱乙酰度越低，制备壳聚糖-DNA复合物时用量越高，在胃肠道的稳定性也越差。接枝酶抑制剂(如氨三乙酸、EDTA等)，可大大提高壳聚糖纳米粒在胃肠内的稳定性。壳聚糖的修饰也有助于改善其胃肠稳定性，将壳聚糖与聚乳酸进行复合，可以保护药物不被胃内环境所破坏。

2．3、膜通透性

跨胃肠道黏膜转运是药物口服吸收的首个过程，药物的膜通透性即跨膜转运能力是这一过程的主要影响因素。质子化的可溶性壳聚糖能降低跨内皮细胞电阻，打开上皮细胞之间的紧密连接，促进基因药物透过上皮组织。壳聚糖及其衍生物具有良好的粘膜黏附性能，接枝硫醇基后其黏附能力明显提高，有助于提升其跨膜转运效率。

2．4、转染率

壳聚糖及其衍生物作为基因载体的优点非常突出，但与其它载体相比，较低的转染率仍不令人满意。其转染率的提高可以从以下几方面人手。一是载体表面连接特定配基：通过受体．配体相互作用介导的内吞作用可以提高靶细胞内基因药物浓度，这一点特别适合壳聚糖基因载体。与含有膜引导序列的肽类连接，也可以达到相类似的效果。二是增强内体逃逸能力：基因药物被细胞摄

取后要进入内体进行胞内转运，DNA能否从内体中成功释放严重制约转染效率。通过壳聚糖改性来增强壳聚糖的质子海绵机制是提高其基因释放的一个重要手段。Jin等用咪唑丙烯酸对壳聚糖进行修饰得到眯唑丙烯酸壳聚糖(UAC)，制备出UAC.DNA微粒。UAC.DNA微粒从吞噬小体释放到胞浆内的能力大大增强，使得UAC的基因传递效率大为提高。Schmitza等的研究表明，聚乙基亚胺壳聚糖-DNA 纳米粒和硫代丁基脒壳聚糖-DNA纳米粒也具有较高的胞内稳定性和DNA释放效率，转染率明显提高。

3、结语

以壳聚糖为载体的口服基因药物既有明显的优势，也面临许多独特的问题。针对现存问题，对其进行技术优化，使它成为一种临床有效的基因治疗手段，仍有待药学工作者的不断实践与探索。

参考文献：

[1]向艳．杨红．壳聚糖在药物缓释载体中的应用[J]．中国生化药物杂志，2005，26(1)：62．64．

[2]付加雷，宋长征，张更林.干扰素-tau微囊的制备工艺优化[J]．中国生化药物杂志，2007，28(6)：378．381．

[3]孙庆申，车小琼，赵凯．壳聚糖基质与蛋白质药物的释放[J]．高分子通报，2008，6(1)：46-48．

[4]卢锦汉，章以浩，赵凯．医学生物制品学[J]．北京：人民卫生出版社，1995．

[5]李育阳．基因表达其技术[J]．北京：科学出版社，2001．