癌症靶向性新型RNAi平台的思路

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2012年05月03日 来源:生物通

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  siRNA曾在本世纪初被美国Science杂志评为年度10大突破。但siRNA面临的一些难以逾越的困难使得许多制药公司相继停止了siRNA的临床开发研究。这篇文章的设计新思路和结果再次为siRNA的临床研究带来新的希望。值得一读。

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生物通报道  中山大学附属第二医院(孙逸仙纪念医院)宋尔卫教授课题组最新开发了一种新型的siRNA分子传送平台,靶向性地将调控细胞有丝分裂周期的关键基因PLK1输送到Her2阳性的乳腺癌小鼠模型肿瘤处,成功抑制了乳腺癌的生长和转移。相关研究论文发表在了国际著名期刊《科学》(Science)旗下子刊《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上。

亮点:增加靶向性的siRNA传递
  
目前siRNA主要通过病毒载体和非病毒载体进行传送。病毒载体主要有逆转录病毒载体、慢病毒载体和腺病毒载体等。非病毒载体主要有脂质体、纳米和高分子材料等。这些方法都不具有目标靶向性,加上传递介质有其潜在的危险性和免疫原性,很难应用于治疗。
  
 在这篇文章中,新开发的这种新型的siRNA分子传送系统能利用该系统靶向性治疗乳腺癌模型小鼠,文章的关键亮点之一在于:如何为siRNA有效传递增加靶向性。文章的具体方法是,“我们首先构建抗Her2的单链抗体片段(称为Her2-ScFv),接着将鱼精蛋白连接到Her2-ScFv上组成融合鱼精蛋白的抗Her2的单链片段抗体(称为F5-P),然后将siRNA结合到鱼精蛋白上,构建出了一个可直接靶向Her2阳性乳腺癌细胞和组织的siRNA传送系统。”文章的第一作者、中山大学的姚燕丹副教授详细为我们做了解释。

 “我们所研究的F5-P载体具有以下优势:(1).具有良好的生物相容性和几乎没有免疫源性;(2).可以有效的把siRNA输送到Her2阳性的细胞或组织内;(3). 在全身给药后,该输送载体可以把siRNA富集到Her2阳性的靶细胞或组织中,避免肝脏和肾脏的清除。(4). 该输送载体和siRNA通过内吞进入细胞后,可以释放出siRNA到胞浆中,从而产生RNA干扰后效应。”姚老师说。

靶向基因的选择
   
癌症的发生很可能由多个基因或信号通路出现问题而引起。一种siRNA只能作用于一段DNA序列。一般如何考虑选择靶向的基因?用作治疗的siRNA要如何设计?姚老师介绍说,选择靶向的基因的依据:(1).癌细胞的关键致病基因;(2)肿瘤细胞内大量表达;(3)正常细胞基本不表达或极少表达该基因。 治疗用siRNA的设计要严格按照siRNA的设计原则进行设计,对siRNA进行化学修饰以增强siRNA分子的稳定性,防止它们与其它非目的靶标发生错误结合,既能够避免特异性的脱靶现象发生,同时又能够尽量减少对免疫系统的刺激,从而避免非特异性的脱靶现象发生。

这篇文章中的RNAi系统靶向沉默的是一种称为PLK1的基因。“由于PLK1基因是肿瘤的恶性表型基因,在Her2阳性肿瘤中也呈较高表达,在正常组织细胞中表达甚少,其与癌细胞的增殖、转移和化疗耐药呈正相关,所以我们选用PLK1作为肿瘤治疗研究的靶点。”
姚老师表示,siRNA具有不稳定性,这一RNAi系统是经过“多次给药治疗”导入到乳腺癌小鼠HER2阳性乳腺癌细胞中,并证实其能有效抑制肿瘤。siRNA输送系统的靶向性有助于提高siRNA药物在疾病组织附近的富集浓度,减少了被肾脏清除的几率,或许是实验成功的一个因素。

存在的问题

RNAi干扰技术曾在本世纪初被美国Science杂志评为年度10大突破。然而在经过几年风光无限的发展后,近年来却似乎陷入了尴尬境地。体内siRNA的不稳定性及缺乏靶向功能等难题仍是目前RNAi技术临床开发应用的主要障碍。“其中的一个重要问题是RNA分子过于脆弱,很容易发生降解。此外RNA分子的输送也是一个关键的技术难题。如何确保RNA分子到达身体正确部位的正确细胞内发挥功效及避免损害“无辜”细胞是一个非常大的挑战。”姚老师解释说,“RNAi技术真正推动到临床治疗阶段还有很长的路要走,正如前面所提到的困难一样,我们要解决RNA分子的稳定性特别是体内稳定性及靶向目标细胞和组织的正确输送等问题。”

特此感谢:

姚燕丹副教授

副主任医师副教授2001年中山大学研究生毕业医学博士2008年被确定为广东省高等学校“千百十工程” 第五批校级培养对象多年来从事血管外科和乳腺外科等普通外科疾病的基础和临床研究工作。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Targeted Delivery of PLK1-siRNA by ScFv Suppresses Her2+ Breast Cancer Growth and Metastasis

A major obstacle to developing small interfering RNAs (siRNAs) as cancer drugs is their intracellular delivery to disseminated cancer cells. Fusion proteins of single-chain fragmented antibodies (ScFvs) and positively charged peptides deliver siRNAs into specific target cells. However, the therapeutic potential of ScFv-mediated siRNA delivery has not been evaluated in cancer. Here, we tested whether Polo-like kinase 1 (PLK1) siRNAs complexed with a Her2-ScFv-protamine peptide fusion protein (F5-P) could suppress Her2+ breast cancer cell lines and primary human cancers in orthotopic breast cancer models. PLK1-siRNAs transferred by F5-P inhibited target gene expression, reduced proliferation, and induced apoptosis of Her2+ breast cancer cell lines and primary human cancer cells in vitro without triggering an interferon response. Intravenously injected F5-P/PLK1-siRNA complexes concentrated in orthotopic Her2+ breast cancer xenografts and persisted for at least 72 hours, leading to suppressed PLK1 gene expression and tumor cell apoptosis. The intravenously injected siRNA complexes retarded Her2+ breast tumor growth, reduced metastasis, and prolonged survival without evident toxicity. F5-P–mediated delivery of a cocktail of PLK1, CCND1, and AKT siRNAs was more effective than an equivalent dose of PLK1-siRNAs alone. These data suggest that F5-P could be used to deliver siRNAs to treat Her2+ breast cancer.

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