用于基因递送的“自激活”与“自调控”α螺旋阳离子聚多肽的制备及性能研究

批准号:
51403145
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
殷黎晨
依托单位:
学科分类:
E0308.生物医用有机高分子材料
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
冯良珠、刘晶晶、孙小奇、郝佳丽、钱孝鑫
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中文摘要
α螺旋阳离子聚多肽是一类新型、高效的细胞穿膜和基因递送材料,在克服细胞屏障方面具有其它非病毒载体所不具备的独特优势。为提高其穿膜性能、更好地解决核酸分子不易进胞且易被内含体捕获的问题,本项目中我们向阳离子聚多肽中引入疏水芳香基团以期增强聚多肽与磷脂双分子层的相互作用,实现穿膜和基因递送的“自激活”。为进一步解决核酸分子进胞后较难释放、材料长期毒性大等基因递送过程中的另两个关键问题,我们在“自激活”聚多肽的结构基础上设计了一系列刺激响应的聚多肽。该类聚多肽在细胞内源性刺激下正电荷密度降低,α螺旋结构被破坏,最终促进核酸分子的胞内释放、消除转染后材料的长时程毒性,实现基因转染的“自调控”。在上述研究中,我们还将系统考察阳离子聚多肽的结构参数对其二级结构、穿膜机制、基因递送效率和生物相容性的影响,为其分子设计提供理论基础,最终推动这类新型高分子材料在生物医学,特别是基因治疗领域中的应用。
英文摘要
Cationic helical polypeptides are a new category of cell penetrating peptides and gene delivery vectors, possessing distinct advantages over traditional non-viral vectors in overcoming the various cellular barriers against gene transfer. With an attempt to strengthen the membrane activities, potentiate the gene delivery efficiencies, and reduce the toxicities, we in the current project first propose to develop helical polypeptides modified with aromatic moieties which render additional and specific interactions with the phospholipid membranes to “self-activate” the penetration as well as the transfection process. Based on such structure, we further propose to develop a set of trigger-responsive helical polypeptides that can be converted to the charge-reduced and helix-distorted state upon internal stimuli (such as reactive oxygen species (ROS) and enzyme) at the post-transfection state. As such, intracellular gene release can be promoted and material toxicity can be eliminated, collectively leading to “self-programming” of the gene delivery behavior. A systemic study will also be performed to probe the effect of polypeptide structure, such as charge density, polymerization degree, secondary conformation, topology, hydrophilicity/hydrophobicity, on the membrane penetration and gene delivery profiles, attempting to provide mechanic understandings for the molecular design. With these efforts, the proposed project will expand the utilization and application of helical polypeptides as a novel class of biomaterials, and will provide important additions to the field of gene delivery and gene therapy.
α螺旋阳离子聚多肽是一类具有穿膜活性的新型基因递送载体,在克服细胞屏障方面具有其它非病毒载体所不具备的独特优势。为提高其穿膜性能、更好地解决核酸分子不易进胞且易被内含体捕获的问题,本项目通过侧链芳香基团修饰并调控芳香基团类型、含量,增强聚多肽与磷脂双分子层的相互作用,实现穿膜和基因递送的“自激活”。我们进一步设计了刷形、星形以及3D球形的阳离子聚多肽,通过调控其空间拓扑结构增强穿膜活性、降低材料毒副作用。最后我们设计了刺激响应型聚多肽,通过调控其二级结构的变化,来实现选择性穿膜和高效的内涵体逃逸,实现聚合物穿膜的“自调控”。在上述工作中我们系统考察了阳离子聚多肽的结构参数对其二级结构、穿膜机制、基因递送效率和生物相容性的影响,为α螺旋阳离子聚多肽在生物医学如基因治疗中的应用打下了坚实的基础。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
Cationic Polypeptoids with Optimized Molecular Characteristics toward Efficient Nonviral Gene Delivery
具有优化分子特征的阳离子多肽可实现高效非病毒基因传递
DOI:10.1021/acsarre.7b06031
发表时间:2017
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhu Lipeng;Simpson Jessica M;Xu Xin;He Hua;Zhang Donghui;Yin Lichen
通讯作者:Yin Lichen
Selective in vivo metabolic cell-labeling-mediated cancer targeting.
选择性体内代谢细胞标记介导的癌症靶向
DOI:10.1038/nchembio.2297
发表时间:2017-04
期刊:Nature chemical biology
影响因子:14.8
作者:Wang H;Wang R;Cai K;He H;Liu Y;Yen J;Wang Z;Xu M;Sun Y;Zhou X;Yin Q;Tang L;Dobrucki IT;Dobrucki LW;Chaney EJ;Boppart SA;Fan TM;Lezmi S;Chen X;Yin L;Cheng J
通讯作者:Cheng J
DOI:10.1039/c7bm00392g
发表时间:2017
期刊:BIOMATERIALS SCIENCE
影响因子:--
作者:Dang Juanjuan;He Hua;Chen Donglai;Yin Lichen
通讯作者:Yin Lichen
Investigation on the controlled synthesis and post-modification of poly-[(N-2-hydroxyethyl)aspartamide]-based polymers
聚[(N-2-羟乙基)天冬酰胺]基聚合物的可控合成及后修饰研究
DOI:10.1039/c6py02230h
发表时间:2017
期刊:Polymer Chemistry
影响因子:4.6
作者:Shixian Lv;Yuchen Wu;Jingqi Dang;Zhaohui Tang;Ziyuan Song;Sheng Ma;Xiao Wang;Xuesi Chen;Jianjun Cheng;Lichen Yin
通讯作者:Lichen Yin
Bio-nano interface: The impact of biological environment on nanomaterials and their delivery properties
生物纳米界面:生物环境对纳米材料及其传递特性的影响
DOI:10.1016/j.jconrel.2016.11.034
发表时间:2017-10-10
期刊:JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE
影响因子:10.8
作者:Cai, Kaimin;Wang, Andrew Z.;Cheng, Jianjun
通讯作者:Cheng, Jianjun
肠上皮细胞靶向的氟化纳米囊用于siRNA口服递送研究
- 批准号:82241008
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53万元
- 批准年份:2022
- 负责人:殷黎晨
- 依托单位:
用于肺动脉高压治疗的雾化吸入式NOTCH3基因编辑研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2022
- 负责人:殷黎晨
- 依托单位:
基于细胞糖代谢的肿瘤细胞标记技术及其在纳米药物肿瘤靶向递送中的应用研究
- 批准号:51873142
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:殷黎晨
- 依托单位:
靶向肠道炎症组织的顺次响应纳米载体的构建及其用于siRNA口服治疗Crohn’s疾病的研究
- 批准号:51573123
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:殷黎晨
- 依托单位:
国内基金
海外基金
