正文 第十三章 治療性siRNA的導入方法(二)(2 / 3)

這種灌注方法的關鍵在於灌注的液體量和注入速度。大多數研究表明肝是高壓靜脈注射法轉導基因物質最理想的器官,通過這種方法在肝的基因轉導效率非常高,通常可以降低整個肝內某一基因80%的表達。不同的課題組關於高壓靜脈注射法液體量的看法存在著差異,Wolff等認為最佳的灌注量應該是動物體重的1/10左右,對於約20g重的小鼠,注射液體量應該是2ml左右。但是,這麼大的灌注量往往會引起小鼠不可逆性的心力衰竭,導致小鼠死亡。宋爾衛課題組采用改良的高壓靜脈灌注法,把液體量降低到1ml,這樣既安全(約99%的灌注動物能順利渡過注射液體的難關),又能有效地灌注和轉導肝和腎等。此外,通過鼠尾靜脈注射的時間也很講究,一般要求在小鼠鼠尾靜脈的注射時間為5~7秒鍾,不超過10秒鍾,而在大鼠鼠尾靜脈的注射時間則為15~20秒鍾,要達到這種注射速度,需要熟練掌握鼠尾靜脈注射技術的技術人員。假如鼠安全渡過“心功能不全”期,經高壓靜脈注射法導入的鼠,甚至是經過多次靜脈注射,也未出現長期的毒副作用。

然而,高壓靜脈注射法導入siRNA要求操作者有較熟練的技巧,而且這種導入方法可造成肝短暫損傷,特征性的損傷是細胞腫脹,部分壞死和血清肝髒轉氨酶有所升高。此外,這種導入方法即使可以在大動物應用也很難衡量治療效果,而且這種方法尚未能安全地應用於人類。因此,高壓靜脈注射法導入siRNA應用於疾病模型,應當為siRNA應用於人類疾病治療提供科學的理論依據,而不是僅僅作為一種給藥方式而已。

多種肝髒的易感因子,能誘導急性和慢性肝損傷包括病毒感染、自身免疫性肝炎、毒素和肝移植,使肝髒成為驗證siRNA治療潛力的理想器官。這些創傷通過凋亡前細胞表麵受體Fas在肝細胞的表達,對肝髒炎症反應作出正向調節作用。(WTBX)fas基因缺乏(lpr)鼠在這些創傷的作用下不受攻擊,而在正常鼠同樣的攻擊可誘導暴發性肝炎。高壓靜脈注射法導入標記siRNA顯示肝細胞對siRNA的吸收率達到90%,而采用同樣的導入方法對DNA載體的吸收率僅有40%,這些數據顯示這種方法能特別有效地導入siRNA。注射靶向(WTBX)fas基因的siRNA導致Fas mRNA降解,但不影響(WTBX)fas相關基因的表達。在轉染siRNA後10天,(WTBX)fas基因mRNA和蛋白的表達可穩定減少80%。宋爾衛課題組通過鼠尾靜脈高壓注射FassiRNA,並在8小時和24小時後重複注射,發現(WTBX)fas基因的表達在最後一次注射後24小時開始下降,並能維持10天,在注射後14天(WTBX)fas基因的表達開始恢複,21天回複到正常水平。由於肝細胞在正常情況下不會發生增殖,進入細胞內的siRNA分子被細胞分裂所稀釋的可能性較少,因此siRNA作用的消失主要與其分子的降解有關。由於GFP和(WTBX)fas基因的蛋白產物都屬於細胞內循環周期短的蛋白質,在使用siRNA後能維持基因沉默7~10天,說明siRNA在細胞內相對穩定,半衰期較長。更為重要的是,(WTBX)fas基因mRNA和蛋白表達的減少也體現在病理生理學上,表現為自身免疫性肝炎模型鼠用刀豆球蛋白A治療後可以預防肝細胞壞死和炎症性浸潤。

此外,腹腔內注射對抗(WTBX)fas基因行為的抗體治療,結果表明(WTBX)fas基因的siRNA可使暴發性肝炎模型鼠的存活率明顯增高80%,而同時所有siRNA治療對照鼠均在3天內死亡。由於(WTBX)fas基因介導細胞凋亡,因而在多種肝髒疾病中扮演重要的角色。通過siRNA沉默(WTBX)fas基因,可能對預防和治療一係列創傷所引起肝急性和慢性損傷有較好的治療價值。實際上,已有研究表明沉默半胱天冬酶8(連接Fas受體下遊區域的活性成分)可以預防自身免疫性和病毒性肝炎。而且,高壓靜脈注射法導入(WTBX)fas基因和半胱天冬酶8的siRNA可以防止腸穿孔模型鼠發生敗血症。

丙型肝炎病毒(HCV)和乙型肝病毒(HBV)感染是一個全球性的重要健康問題。這兩種病毒在世界範圍內感染各約270萬和350萬人。他們雖然互不相幹,但是他們均能導致慢性肝炎,並形成不同亞型的慢性肝病,這些亞型與肝硬化的進展和增加肝細胞肝癌的風險密切相關,嚴重受累者甚至需要行肝移植。其引起的臨床症狀很相似,這是由於這些病毒引起的免疫反應對肝的破壞所致,而病毒本身不引起細胞變性。這些病毒不感染鼠肝細胞,因此,沒有適合這種病毒生存的小動物模型。有幾個研究組織使用高壓靜脈注射法導入病毒複製子入鼠肝細胞(病毒染色體cDNA模板),繼而複製病毒(但這種病毒不使鼠致病),並同時導入沉默(WTBX)hcv和hbv基因的siRNA。在肝首次進行基因沉默驗證,使用高壓靜脈注射法導入一種表達HCV NS5B蛋白的DNA載體,這個載體融合在帶有熒光(素)酶的NS5B siRNA上,與對照組siRNA相比,導致熒光(素)酶的活性受抑製。有研究顯示,未加修飾靶向HBV的siRNA可減少HBV複製模型鼠的病毒複製。

最近,高壓靜脈注射法導入某些經過化學修飾的高濃度(50mg/kg)siRNA比注射未加修飾的siRNA對HBV病毒複製的抑製作用更為明顯。重複低壓靜脈注射法導入濃度為10~30mg/kg的化學修飾HBVsiRNA,可能在某種程度上(約0.9個拷貝數)減少HBV病毒複製,但2天內注射6次似可達到相當的治療效果。將經過化學修飾的特異HBVsiRNA混合脂質體轉染試劑形成穩定的核酸脂質體微粒(SNALP)後,可以提高這種導入方法對病毒複製的抑製效果。被動的靜脈內注射導入這種微粒可以明顯減少HBV病毒複製模型鼠的血清HBV DNA水平。將siRNA混合在這些微粒中使沉默時間更為持久,而且其所需的siRNA劑量和注射頻率均比高壓靜脈注射法導入化學修飾的穩定siRNA為低。

其他嚴重的急性和慢性病毒疾病(包括內髒器官)有望通過給予siRNA予以控製。柯薩奇病毒B3可導致急性和慢性病毒性心肌炎,最近研究發現高壓靜脈注射法導入靶向柯薩奇病毒B3的siRNA,能夠減少心肺內這種病毒的滴度至少6個拷貝數,並可適當延長感染高致病菌株鼠的生存率。

盡管全身高壓靜脈注射法不能使用在人身上,但在靜脈注射灌注某些器官如腎等有潛在的應用價值,這種方法可以提高局部的靜脈壓力,而這種壓力可以高效的導入siRNA。這種方法曾經被用來導入(WTBX)fas基因siRNA,使鼠免於因缺血再灌注損傷而發生急性腎小管壞死和死亡。采取少量和臨床可以接受的灌注量範圍內,局部灌注siRNA入腎靜脈,在缺血再灌注模型鼠的應用取得顯著成效。然而,這種方法的入路需要插管,而且價格昂貴,不實用,倒不如在外周靜脈尋找新的方法。

可見,鼠尾高壓靜脈注射法導入siRNA是既有效又相當安全的方法,如果由操作熟練的技術員來操作,大多數動物都能順利存活。在注射後,肝髒的轉氨酶可能暫時升高。小鼠接受高壓靜脈注射24小時後,血清穀丙轉氨酶(ALT)的水平約升高到1000U/ml,但數天後能恢複到正常的水平,而且不會引起明顯的肝病理改變。這種情況與直接把液體快速注射到灌注肝髒的血管(如肝動脈或門靜脈)的實驗所觀察到的現象基本上是一致的,說明小鼠可以很好地耐受靜脈高壓注射法。

13.2.2受體介導的全身係統導入siRNA

武裝siRNA作為一種全身藥物,需要更有效的導入方法,以提高siRNA在體內的半衰期,細胞的吸收率和更特異的細胞靶點。近來,有幾個研究開始應用更為新的方法以加強siRNA這種潛在藥物的藥性,並提出siRNA的導入障礙最終可以克服。

Soutschek等通過在膽固醇的3′端連接靶向(反義的)的siRNA進行化學修飾,而將膽固醇和siRNA連接形成CholsiRNA,siRNA通過普遍存在的LDL受體被吸收入細胞內。在大鼠的鼠尾靜脈注射常規siRNA,其半衰期是6分鍾,注射siRNA後24小時,在內髒不能檢測到siRNA。與之形成鮮明對比的是,靜脈注射放射示蹤的CholsiRNA進入兔體內,可使其半衰期延長至95分鍾。

在肝、心、腎、脂肪組織和肺組織中可以檢測到siRNA分子,說明通過膽固醇或其衍生物修飾的siRNA分子在生物體血漿內會更加穩定。由於阿樸脂蛋白B基因(Apo B)是體內低密度脂蛋白(LDL)生成的重要蛋白,注射靶向Apo B的CholsiRNA,導致肝和空腸內的Apo B mRNA明顯減少。這對體內脂類代謝有重要影響:一方麵可以減少血漿中Apo B的68%,另一方麵可以減少血漿中LDL和膽固醇約40%。盡管用膽固醇連接到siRNA對其進行化學修飾,CholsiRNA仍然不能識別siRNA將被導入哪些組織,標記siRNA將在肝、心、腎、脂肪和肺等組織出現,因為LDL受體在全身所有組織幾乎都有表達。然而,未結合膽固醇化學修飾的siRNA在上麵所提到的器官組織內則未檢測到。為了達到對血清膽固醇的有效抑製,需要很大量的siRNA(連續3天,每天50mg/kg),而1天後可檢測其抑製效應,但尚沒有一項指標可以檢測抑製效應能持續多久。雖然如此,這項研究為以siRNA為治療藥物的全身靜脈注射導入方法開辟了新的方法。