鄧宏章團隊構建非離子型遞送系統實現基因的遞送與保護

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目前，傳統基因遞送系統均需使用大量可電離/陽離子載體通過靜電作用與負電性基因(小干擾RNA (siRNA)、質粒(DNA)以及信使RNA (mRNA))形成復合物來實現對基因的保護與遞送。然而，傳統可電離/陽離子遞送載體存在高毒性、高體內炎癥反應以及細胞胞吐效應的不足。

“在眾多現行傳統基因遞送系統中，核心思想仍舊是構建可電離/陽離子遞送系統通過靜電作用來復合基因。”西安電子科技大學生命科學院鄧宏章教授講，“如此這樣，通過靜電作用復合來負載保護基因，可電離/陽離子是必不可少的。而可電離/陽離子載體的固有不足也是無法逾越的一道障礙。”

依托西安電子科技大學信息技術與人工智能優勢背景，以醫工交叉研究為導向，鄧宏章團隊在前期研究中，通過對海量功能基團進行人工智能模擬訓練，最終篩選出可以通過非離子力與mRNA結合的基團，即為硫脲基團。通過引入電中性硫脲基團構建非離子遞送系統，利用其與mRNA磷酸主鏈強的氫鍵作用來形成復合物實現基因的遞送與保護。

他們的結果表明，構建的非離子型遞送系統在血清存在下仍然保持較高的轉染效率，較低的體內毒性與炎癥響應。與傳統的可電離/陽離子遞送系統相比，非離子型遞送系統mRNA體內表達周期可以延長7倍左右。同時，非離子型遞送系統可以逃離循環途徑。另外，該團隊也意外的發現非離子型遞送系統具有較好的脾臟靶向能力。

以上相關研究結果近日以西電為第一單位，鄧宏章為唯一通訊作者發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

非離子基因遞送系統的結構與基因復合物的制備。論文作者提供圖片

這項工作是基于非離子脂質為載體，通過強的氫鍵作用實現了mRNA的有效遞送。通過該方式可以保證載基因納米粒的完整性，規避因mRNA泄露與外排造成的mRNA損失問題，同時避免了傳統陽離子基因載體造成的體內炎癥反應與毒副作用。如此有效的遞送載體展現出了優異的脾臟靶向效果，并有效引起體內免疫與免疫記憶。為許多疾病的免疫治療提供了有效的遞送系統和概念性證明。鄧宏章進一步闡述說明，“盡管該非離子基因載體打破了傳統靜電作用負載基因的常規，展現出一定的優勢，但是在系統給藥過程中，該載體的血液長循環性仍然需要驗證。因此，從系統給藥途徑出發，提高該非離子納米基因遞送系統的體內長循環，可以為后續治療各種疾病提供新策略。”

文章相關信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2311276120