靶向基因载体

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细胞内释放
基因药物/载体复合物的逃逸
基因药物/载体复合物的解体 ——基因药物的释放
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环境响应型基因载体
pH响应 氧化还原响应 酶响应 光热响应 磁响应 超声响应
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质子海绵效应 当溶酶体内物质不断消耗质子泵（V-ATPase） 提供的质子导致溶酶体内的pH上升时，溶酶 体能够大量捕获质子，质子泵持续开放，并 引起氯离子和水分子内流，导致溶酶体渗透 性肿胀，最后溶酶体破裂从而将内吞物释放 到细胞质。
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膜窖蛋白介导内吞 caveolin-dependent endocytosis 纳米粒与细胞膜表面粘附后在膜窖蛋白、鞘糖脂 和胆固醇所形成的细胞膜特异性内陷结构——“脂筏” 的作用下形成膜窖蛋白包被的小泡并被转运至细胞质 内。 由于膜窖蛋白包被小泡直径一般在50~80 nm之 间，故膜窖蛋白介导的细胞内吞途径一般是粒径较小 的纳米粒的主要内吞形式。 膜窖蛋白介导的内吞所形成的内吞小泡不与溶酶 体融合，从而可以降低溶酶体对于负载基因药物的破 坏。
Biblioteka Baidu31
凝胶渗透压效应 一些聚合物中仅含有少量的阳离子起到负载基因 药物的作用，但其结构中含有具有酸环境响应的 化学键，可以在内涵体酸环境下发生断裂，聚合 物在内涵体中发生快速水解，从而使得内涵体内 的摩尔浓度瞬间上升，产生较高的渗透压，进而 使水分子不断从细胞质中渗透到内涵体中，并最 终导致内涵体涨破。该过程被称为凝胶渗透压效 应。
基因 载体
-NH2
-NH-R -NR2 -NR3
+
-NH-CNH-NH2
酰胺？
6
7
物理吸附
介孔硅 /多孔材料 /空心硅球
8
9
多孔羟基磷灰石
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氢键/配位键
拓扑结构
苯硼酸
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高分子链缠结
熵减过程
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亲疏水作用
脂质体： 磷脂、胆固醇、关键脂质（功能脂质）
阳离子脂质体
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硅质体/瓷质体
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Cationic lipid DLinKC2-DMAis shown in yellow, cholesterol in pink, DSPC in gray, lipid polar moiety in cyan, PEG-lipid in violet, and nucleic acids (duplex DNA) in red; water not shown for clarity.
巨胞饮macropinocytosis
0.5~2 μm
形成内吞体尺寸较 大，表面能更低， 所消耗能量也较低， 故巨胞饮是最常见 的细胞内吞途径。
内吞小泡最终于溶酶体融合，内部酸化
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网格蛋白介导内吞clathrin-dependent endocytosis 纳米颗粒粘附在细胞膜表面时，在细胞中网格蛋白和 衔接蛋白的作用下形成网格蛋白包被的网格蛋白小泡并转 运到细胞质中，接着与早期溶酶体融合。 由于网格蛋白小泡一般直径在100~150 nm之间， 故网格蛋白介导的细胞内吞途径是粒径在100~150 nm 之间纳米粒子内吞的主要途径之一。 多数具有细胞膜表面蛋白靶向的基团修饰的纳米粒子 (如靶向转铁蛋白)主要通过网格蛋白介导的细胞内吞途径， 这是因为靶向基团与细胞膜蛋白结合后促进了网格蛋白和 衔接蛋白的招募。
+
Biotechnology journal 6, 1130-1146 (2011).
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基因药物的负载
吸附 • 静电作用 • 物理吸附
缠结 • 聚合物
亲疏水作 用 • 脂质体
化学键接 • 大分子前 药
拓扑结构 • 核酸笼 • 核酸环
氢键/配位 键 • 苯硼酸 • 碱基
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静电吸附
负电荷 正电荷
胺类
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化学键接
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入胞 跨膜转运 膜融合 内吞作用（巨胞饮/网格蛋白/膜窖蛋白/网格 蛋白膜窖蛋白非依赖） ATP依赖 电转染 其他
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跨膜转运
细胞穿透肽（cell penetrating peptides，CPPs）
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膜融合脂质体
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膜融合脂质体
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内吞作用（ endocytosis ）
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氧化还原响应
二硫键（-S-S-），二硒键（-Se-Se-），响应细胞内谷胱甘肽
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pH响应膜融合脂质体逃逸
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光热响应
热响应、光-热转换、近红外光响应等
金纳米棒、量子点、近红外光敏剂、石墨烯等
光动力疗法：光敏剂吸收特定波长光线，在分子氧的参 与下，产生单态氧和/或自由基，氧化破坏组织和细胞中 的各种生物大分子，使异常增生活跃的细胞发生不可逆 的损伤，最终使细胞死亡，达到治疗目的。
青岛大学药学院 药剂学教研室 韩尚聪
恶性 肿瘤 基因 治疗 病毒 感染 自身 基因 缺陷
稳定 性
递送
基因 药物
抑制 效率
脱靶 效应
2
基因药物
DNA Plasmid DNA lncRNA circRNA
saRNA siRNA
Micro RNA
Crispr/Cas9
3
给药
稳定剂型
负载/组装 +
基因药物