本发明属于生物医药,具体涉及一种基于rnai的生物可切换sirna递送复合材料及其制备方法和用途。
背景技术:
1、创伤、感染或肿瘤切除所导致的颌面部临界尺寸骨缺损(critical size defect,csd)会对患者的功能和外貌产生一系列影响。csd无法依靠机体自身的修复能力进行完全愈合,因此目前通过外部干预手段促进缺损的修复是骨再生领域中研究热点之一。
2、ckip-1又名plekho1,是一种调节蛋白,近年来发现其在细胞形态、细胞增殖和凋亡方面表现出多种生物学功能,并且在不同的生理学过程(例如肿瘤形成,骨骼发生和免疫调节)中起到不同的调节作用。其可以通过不同的结构域与各种蛋白质和信号通路相互作用,包括pak1、arp2/3、c-jun、atm、smurf1、akt等。目前只证实了降低ckip-1能对原发或继发性骨质疏松,以及牵张成骨的改善作用,但目前为止没有将其运用到颌骨缺损这种临界性骨缺损中,并且对于ckip-1的后续调控机制尚不清楚。
3、在众多用于促进骨缺损修复的调控技术中,rna干扰(rnai)是一种通过高度精确和序列靶向的基因沉默机制,调控基因表达的自然细胞过程,理论上可用于靶向任何致病基因。rnai具有靶向性和高效性,sirna能够高效地沉默特定的基因,可以准确地抑制目标基因的表达,特异性很高,而不影响其他基因,并且能够迅速降解目标基因的mrna,治疗效果显著。因此,针对那些对骨形成有负面调节作用的基因,rnai的疗法可能会是一个非常有临床运用前景的研究方向,以治疗与骨缺损相关的疾病。
4、然而,众所周知,sirna在血液中的半衰期有限,因为它们会被快速降解和清除,这阻碍了基于sirna的疗法的广泛应用。此外,如果为了达到刺激骨形成的较好治疗效果,则需要大剂量全身给药sirna,会对存在非骨骼组织产生不良影响的风险,给该领域带来了重大挑战。
5、四面体核酸框架(tfnas)由四条具有特定碱基序列的独立dna链组成,他们通过退火过程,基于watson-crick碱基配对自组装,形成一种具有四面体空间形状的dna纳米结构,具有良好的稳定性和细胞摄取能力,同时,tfna本身也具有很好的促进细胞增殖,抗炎抗氧化等能力。传统的第一代四面体,通过预先设计的粘性末端序列,在顶端与rna的粘性末端配对进行rna的携带。然而,结合在tfna结构外侧的rna在给药过程中依然会面临挑战,例如粘性末端的结合会扩大四面体本身较小的纳米结构,影响tfna向细胞递送的最佳效率和稳定性等。为了进一步改进以上问题,课题组设计出了第三代四面体,一种新型的生物可切换mir抑制剂递送系统(birds)。此结构受中国古代神话“太阳与仙鸟”的启发,由三个mir抑制剂(三个仙鸟)和一个核酸核心(中央太阳)组成,在四面体框架内部融合mir抑制剂,大大地提高了其稳定性,和对rna负载能力,并且不会扩大四面体框架结构的大小,保留其极小尺寸所带来的很好的组织渗透性和细胞摄取作用。在进入细胞后,能立即通过“鸟”尾巴上的rnase h反应序列改变构型,释放出携带的rna以发挥作用,这大大提高了递送系统对于rna的保护作用,对于骨缺损的恢复极为重要。
6、综上所述,虽然rnai疗法能靶向沉默目的基因,但存在sirna难以穿过细胞膜、稳定性差、半衰期短等局限性。因此,急需开发出一种具有低毒性、高稳定性和高效细胞摄取能力的sirna运送系统,提高对临界尺寸骨缺损修复的疗效和安全性。
技术实现思路
1、针对现有技术的问题,本发明提供一种基于rnai的生物可切换sirna递送复合材料及其制备方法和用途。
2、一种基于rnai的生物可切换sirna递送系统,其特征在于:该系统由sirna和核酸核心构成,所述sirna的sense链是3'端具有两个脱氧核苷酸核苷酸的seq id no.4所示的核苷酸序列。
3、优选的,它是由3条sirna和1个核酸核心组成;
4、优选的,上述核酸核心由3条dna单链构成,其核苷酸序列分别如seq id no.1、seqid no.2、seq id no.3所示。
5、本发明还提供上述基于rnai的生物可切换sirna递送系统的制备方法,包括如下步骤:将3种dna单链与所述sirna混合,孵育,即得。
6、优选的,3种dna单链的用量摩尔比为1:1:1,任意1种dna单链与所述sirna的用量摩尔比为1:3。
7、本发明还提供上述基于rnai的新型生物可切换sirna递送系统在治疗颌面部临界尺寸骨缺损中的用途。
8、优选的,所述药物用于促进bmscs细胞增殖和/或迁移;
9、优选的,所述药物用于促进骨形成和/或修复;
10、优选的,所述药物促进成骨相关蛋白的表达。
11、本发明还提供一种治疗颌面部骨缺损的药物,其特征在于:它是以基于rnai的生物可切换sirna递送系统作为活性成分,加入药学上可接受的辅料后制成的。
12、本发明中,生物可切换sirna系统(birds)是指:为了提高tfna的装载效率,发明人团队此前设计了一种生物开关式mir抑制剂递送系统(birds)。该系统的概念来源于中国古代传说中的“太阳与神鸟递送系统”。它由三个mirna抑制剂和一个核酸核心组成,前者隐喻“birds神鸟”,后者象征“中央的太阳”。与传统的tfna不同,birds巧妙地将mirna抑制剂整合到四面体支架中,大大提高了其结构稳定性和rna加载能力。然而,birds还没有被装载sirnas用于疾病治疗,其装载sirnas的能力及其在成骨生物学中的后续效应还需要进一步探索。(参考文献:s.li,y.liu,t.zhang,s.lin,s.shi,j.he,y.xie,x.cai,t.tian,y.lin,atetrahedral framework dna-based bioswitchable mirna inhibitor deliverysystem:application to skin anti-aging,adv mater,(2022),34,e2204287doi:10.1002/adma.202204287.)
13、为了改进颌面部临界尺寸骨缺损的治疗策略,本发明设计一种携带sickip-1的新型生物可切换sirna系统,专门靶向骨表面,高效沉默ckip基因,最大限度地提高加载能力,促进细胞增殖和迁移,具有良好的诱导成骨作用,为临床颌骨缺损以及其他部位的临界骨缺损的治疗提供了新的机会和方法。
14、显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
15、以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
1.一种基于rnai的生物可切换sirna递送系统,其特征在于:该系统由sirna和核酸核心构成,所述sirna的sense链是3'端具有两个脱氧核苷酸核苷酸的seq id no.4所示的核苷酸序列。
2.按照权利要求1所述的基于rnai的生物可切换sirna递送系统,其特征在于:它是由3条sirna和1个核酸核心组成。
3.按照权利要求2所述的基于rnai的生物可切换sirna递送系统,其特征在于:
4.权利要求1-3任一项所述基于rnai的生物可切换sirna递送系统的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将3种dna单链与所述sirna混合,孵育,即得。
5.按照权利要求4所述的基于rnai的生物可切换sirna递送系统,其特征在于:3种dna单链的用量摩尔比为1:1:1,任意1种dna单链与所述sirna的用量摩尔比为1:3。
6.权利要求1-3任一项所述基于rnai的新型生物可切换sirna递送系统在治疗颌面部临界尺寸骨缺损中的用途。
7.按照权利要求6所述的用途,其特征在于:所述药物用于促进bmscs细胞增殖和/或迁移。
8.按照权利要求6所述的用途,其特征在于:所述药物用于促进骨形成和/或修复。
9.按照权利要求6所述的用途,其特征在于:所述药物促进成骨相关蛋白的表达。
10.一种治疗颌面部骨缺损的药物,其特征在于:它是以权利要求1-3任一项所述基于rnai的生物可切换sirna递送系统作为活性成分,加入药学上可接受的辅料后制成的。