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分子水平解析高分子刷RNA载体的胞内命运及其在长效沉默PD-L1中的研究

批准号:
52103198
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李丹阳
依托单位:
学科分类:
生物医用有机高分子材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李丹阳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
RNA类药物在临床上显示出巨大优势,但裸露的RNA分子易降解,成功的递送是其应用的关键。长效稳定的RNA递送能有效延长用药周期,提高治疗效果。聚阳离子RNA载体优势明显,应用广泛。载体的胞内命运与RNA功能的发挥密切相关。但目前该领域的研究局限于细胞器水平,无法在分子水平解释载体与胞内环境的相互作用及RNA释放的规律,严重制约RNA类药物的进一步应用。因此,本项目拟利用理化性质精准可控的高分子刷作为模型载体,通过蛋白组学等关键手段,系统分析载体与胞内生物分子的相互作用。拟提出一种基于竞争吸附的RNA释放理论,建立动力学模型,分析胞内典型生物分子对RNA释放的影响。由此在分子水平上解析RNA载体的胞内命运。最后以基于PD-L1的肿瘤免疫治疗为应用案例,用优化的载体长效沉默PD-L1的表达,以解决单抗类药物剂量大、效率低等困境,为RNA类药物在肿瘤免疫治疗等生物医学领域的应用提供基础和思路。
英文摘要
RNA therapeutics have shown great promise in clinical applications. The development of appropriate RNA delivery systems is crucial as naked RNA is susceptible to degradation by RNases. Long-term RNA delivery enables reducing drug dose and enhancing therapeutic effect. Amongst the range of delivery systems, polycationic vectors are particularly attractive and widely used. The function of RNAs is directly regulated by the intracellular fate of vectors. Current studies on cell fate of vectors are limited at organelle level, whilst the interaction between vectors and the biomolecules in cells and the release mechanism of RNAs from vectors at molecular level are poorly understood. These limitations hinder the further applications of RNA therapeutics. Hence, in this project, we aim to use polymer brush-based vector with precise control over the physicochemical properties as model vector for understanding the interaction of vectors and cell microenvironment at molecular level via proteomics etc. We also propose a competitive binding mechanism and develop a kinetic model for quantifying the contribution of different classes of molecules to RNA intracellular release. Eventually, we will optimize the vector and apply to long-term PD-L1 silencing, which provides alternatives to monoclonal antibody drugs for less dose and enhanced therapeutic effect in cancer immunotherapy. We believe this project will offer theoretical support and new paradigm for cancer immunotherapy and other biomedical applications of RNA therapeutics.
本项目研究了聚阳离子刷修饰的纳米载体在RNA递送中的应用,特别关注其在复杂生物环境中的互作机制及在肿瘤免疫治疗中的潜力。项目的主要目标是开发高效的RNA递送载体,并深入探讨其与生物分子(如蛋白质和RNA)的互作,尤其是载体表面蛋白冠的形成机制。. 首先,成功设计并合成了聚阳离子刷修饰的高分子载体,RNA复合效率超过90%。通过多种表征技术,对载体的物理化学性质进行了详细分析,验证了其稳定性和功能化。研究发现,这些载体不仅具备优异的RNA载体能力,还能提高细胞的摄取效率和蛋白沉默效果,为RNA药物的应用奠定了基础。其次,项目深入研究了载体在生物环境中与蛋白质的互作,提出了“硬冠、软冠和外冠”三层蛋白冠模型。通过液相色谱-质谱联用技术(LC/MS)鉴定了247种蛋白,并分析了这些蛋白的功能和亚细胞定位。研究表明,蛋白冠的形成与蛋白的对称构象和翻译后修饰(如乙酰化和泛素化)密切相关,进一步通过分子动力学模拟揭示了载体与蛋白质的吸附机制。在细胞和动物水平,验证了载体-RNA复合物的生物相容性及抗肿瘤效果。通过siPD-L1和OX40L的联合递送,研究发现该载体能有效沉默免疫检查点PD-L1,并在肿瘤细胞和树突状细胞中促进免疫应答。小鼠模型显示,组合治疗不仅显著延缓了肿瘤生长,还提高了存活率,进一步证明了该载体在免疫治疗中的应用潜力。. 本研究的科学意义在于:1)为RNA药物递送提供了新型高效载体;2)揭示了载体与生物分子互作的机制,提出了蛋白冠的三层结构模型;3)为肿瘤免疫治疗提供了理论支持,展示了RNA药物在免疫细胞调控中的应用潜力。研究成果为RNA药物在肿瘤免疫治疗中的应用提供了理论基础,并具有重要的临床转化前景。
超灵敏场效应生物传感技术用于RNA载体与胞内互作生物分子的检测研究
  • 批准号:
    52311530079
  • 项目类别:
    国际(地区)合作研究与交流项目
  • 资助金额:
    10.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李丹阳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金