细胞膜纳米通道中siRNA的传递研究
摘要：RNA干扰(RNA interference, RNAi)被发现以来, RNAi技术快速发展为高效的转录后基因沉默的工具, 被广泛应用于基因功能分析和多种疾病(如恶性肿瘤、乙型肝炎、肥胖症、多发性神经病变等)的临床或临床前治疗。小分子干扰RNA(siRNA)是RNAi技术的效应分子. 但是作为负电性的生物大分子, 裸siRNA在体内半衰期短且容易被核酸酶降解和肾小球滤过, 因此其临床应用受到极大的限制. 如何构建安全高效的体内递送载体用于提高siRNA在体内的稳定性和靶细胞中基因沉默效率是RNAi技术临床转化的关键。随着纳米技术的高速发展，由于其在治疗各种重大疾病中的潜在应用，如今纳米材料已经引起了广泛的关注。尽管这项技术提供了一种使用纳米材料作为药物输送工具的新途径，但是通过细胞膜与CNTs进行SiRNA的传递的机制和分子细节仍不清楚。本综述中，总结了近几年来siRNA的应用以及碳纳米管（CNTs）对双链RNA的自发包封和卸载，CNT在基因药物传递系统的应用。并对它们的应用前景进行了展望。
关键词：siRNA，碳纳米管，纳米材料与细胞相互作用，药物传递，基因治疗
1引言
自1991年发现以来，具有多种特性的碳纳米管（CNTs）已成为各种领域的功能材料，由于对治疗基因缺陷癌症，后天免疫缺陷综合症，心血管疾病和某些自身免疫性疾病的基因治疗有可观的疗效[1]。然而由于其物理化学特性，核苷酸很难通过质膜转录。为了解决这个问题，已经研究出多种方案，包括病毒载体，化学载体和物理载体来转移核酸。尽管病毒载体比化学载体更有效，但由于腺病毒载体的免疫原性[2]，仍存在明显的副作用。与病毒载体相比，非病毒基因递送载体表现出较低的免疫排斥。此外，非病毒载体易于构建可提供更高的负载能力[3]。近年来，有很多基于脂质的用于基因传递的纳米材料，聚合物，石墨烯，碳纳米管，和其他纳米颗粒。这些基于纳米材料的基因传递系统已显示出治疗致命的遗传性和后天性疾病（如神经系统疾病，癌症，心血管疾病和后天免疫机能丧失综合症（AIDS））的巨大希望。
小干扰核糖核酸(siRNA)最近作为一种新的治疗方法出现，具有极大的潜力来彻底改变癌症和其他疾病的治疗。一种特殊设计的siRNA结合并诱导靶基因的转录后沉默[4]。根据siRNA疗法的临床应用其在全身给药后快速降解、细胞摄取差和快速肾清除而受到限制。由脂类、聚合物和金属组成的各种合成和天然纳米颗粒已用于siRNA给药，具有不同的功效和安全性。脂质体纳米粒子通过提高稳定性和生物利用度。已被证明在将siRNA传递到肿瘤组织中有效[5]。在这里，简要概述了在不同肿瘤模型中用于癌症治疗的临床前应用和在人类癌症中作为siRNA纳米疗法的潜在应用。
2 siRNA
小干扰RNA（Small interfering RNA；siRNA）有时称为短干扰RNA（short interfering RNA）或沉默RNA（silencing RNA），是一个长20到25个核苷酸的双股RNA，在生物学上有许多不同的用途。自从RNA干扰(RNA interference, RNAi)现象被发现以来, RNAi技术快速发展为高效的转录后基因沉默的工具, 被广泛应用于基因功能分析和多种疾病(如恶性肿瘤、乙型肝炎、肥胖症、多发性神经病变等)的临床或临床前治疗[6-9]。小分子干扰RNA(small interfering RNA, siRNA)是RNAi技术的效应分子。
图1：RNAi技术主要原理示意图
2.1 siRNA在体内的活性
siRNA是带负电性的生物大分子,很难渗透到整个实体肿瘤组织并且也不能通过自由扩散的方式进入肿瘤细胞。（图2）即使有少量siRNA进入肿瘤细胞, 也很难逃逸出来发挥作用[16]。因此,裸siRNA需要借助载体的递送才能保持其体内稳定性并顺利进入靶细胞发挥治疗作用[10]。但是裸siRNA存在体内半衰期短且容易被核酸酶降解和肾小球滤过的问题, 因此其临床应用受到极大的限制. 如何构建安全高效的体内递送载体用于提高siRNA在体内的稳定性和靶细胞中基因沉默效率是RNAi技术临床转化的关键。
