正文 第十三章 治療性siRNA的導入方法(二)(3 / 3)

最近,發現了一種把siRNA導入體內特定細胞的新方法,這種方法把核苷酸連接到魚精蛋白上,形成有專一性的片段抗體(fragment antibodies,Fab)。宋爾衛課題組把這種抗體裝配成一種魚精蛋白抗體融合蛋白(F105P),這種蛋白包含魚精蛋白編碼序列並連接到Fab片段重鏈的C-羧基端,靶向HIV1的包膜蛋白。當把這種融合蛋白和siRNA混合後,F105P能夠特異地把siRNA導入到表達HIV1包膜的細胞,並發揮沉默效應。而且,通過這種方式導入siRNA可獲得像體外實驗一樣高效的沉默效應。利用這個導入係統,把靶向HIV1衣殼蛋白的siRNA導入難以轉染的受HIV感染的原始T細胞,可以抑製病毒的複製。在體內,通過瘤內注射或靜脈內注射F105P和siRNA的混合物,能把熒光標記的siRNA特異地導入表達HIV包膜的B16黑色素瘤細胞,而這些siRNA沒有進入正常組織和HIV包膜陰性的B16細胞。抗體介導的雞尾酒法siRNA導入方法(總量達到3mg/kg)可以通過瘤內和靜脈注射同時靶向多個與腫瘤發生有關的基因,可以抑製表達HIV病毒包膜的黑色素瘤的生長,但對不表達HIV病毒包膜的黑色素瘤的生長則無影響。在這項研究中,沒有通過化學修飾,也沒有通過最優化方法去提高siRNA的藥代動力學。

用豆球蛋白A治療慢性肝炎模型鼠,每周1次,持續給藥6周,而siRNA則推遲至第2次和第4次注射後進行,接受siRNA治療的鼠,7周後肝纖維化減少。

裝載熒光標記siRNA通過靜脈注射後12小時收集腫瘤組織熒光顯微鏡檢查(上排)和蘇木精-伊紅染色檢查(下排)。在體內F105P能特異的將FITCsiRNA導入gp160B16腫瘤中去,但周圍正常組織和缺乏病毒包膜蛋白基因的腫瘤組織中則沒有FITCsiRNA導入,而轉染試劑則將FITCsiRNA同時導入腫瘤組織和鄰近組織。而未加修飾的熒光標記siRNA則不能進入任何細胞。瘤內注射導入siRNA的效果比靜脈內注射更好。

通過細胞表麵特異的受體可以選擇性地導入包括siRNA的基因物質,這些受體種類很多,其中一個例子是乳腺癌細胞或卵巢癌細胞表麵的Her2受體。因為Her2受體隻大量表達於癌細胞表麵,在正常組織細胞中表達甚少,這也是癌細胞具有惡性表型的機製,所以可以作為靶向導入的目標。另外,Her2受體與配基或抗體結合後,可通過細胞內吞作用循環到細胞內。研究證明,Her2受體/抗體複合物被吞入細胞後,複合體會被分離,如果複合體同時結合了化療藥物或基因物質,這些物質將會被吸收並釋放到胞漿中。因此,Her2抗體或配基攜帶的抗癌藥物隻攻擊Her2高表達的癌細胞,並能順利把藥物帶入細胞內。我們最近的研究基於Her2受體作為攻擊癌細胞的路標,研製出既能與該受體結合,又能輸送非病毒或病毒性的RNA幹擾載體的理想物質,一種Her2單鏈片段抗體與荷正電多肽的融合蛋白。

通過靶向Her2乳腺癌單鏈片段抗體融合蛋白也證明了這種導入方法的細胞專一性,也證明了這種導入方法可以廣泛地用於靶向其他細胞表麵受體。由於單鏈片段抗體融合蛋白不是通過形成共價鍵的形式與siRNA結合,所以可以用同一個融合蛋白導入多個不同的siRNA。所有這些結果都證明了siRNA可以通過這種方法導入全身係統,並且可以隻靶向表達特殊表麵蛋白的細胞。細胞專一性靶點既可減少起治療效果所要求的siRNA量,也可減少siRNA的潛在毒性。這些例子大概是目前開發以siRNA為基礎的藥物首次采用的全身導入策略,其他用來導入DNA質粒進行基因治療的方法,如脂質體和免疫(脂質)體等適合導入質粒編碼的siRNA前體——shRNA,也可導入siRNA或siRNA前體。在一項肺癌肝轉移的研究中,反複注射含有直接針對(WTBX)bcl2基因siRNA的脂質體(每次10mg/kg,共給藥10次),可以抑製腫瘤生長。與此相似,近來有研究利用包含有靶向細胞表麵分子siRNA的納米微粒進行全身導入,研究出又一種新的siRNA導入方法。

13.3siRNA的局部應用

盡管能將siRNA輕易地導入線蟲和和果蠅,但大多數哺乳動物細胞不能有效地吸收這種小分子。即使如樹突狀細胞和巨噬細胞等代謝活躍的細胞也是如此。因此,開發siRNA為臨床藥物的主要障礙在於如何成功地把siRNA導入細胞內。

在局部容易到達組織進行siRNA治療,通過觀察沉默疾病相關基因表達後臨床表現的改變,為開發以RNAi為核心的藥物治療提供理論依據。在肺、陰道、皮下組織、肌肉、眼和中樞神經係統等器官係統,局部給予siRNA能被有效吸收,使小動物疾病模型取得有益的治療效果。

13.3.1吸入法導入siRNA

通過鼻和氣管內吸入給予siRNA,在肺內成功沉默目標基因。更為引人注目的是,在體內肺上皮細胞甚至可以不需要轉染試劑和其他導入載體,就可以實現基因的轉導。這給我們以提示,肺(也許還有其他組織)與大多數哺乳動物細胞表現不同,可能存在一種攝取siRNA的方法。在體外RNAi實驗中所使用的變異細胞和初級造血細胞需要轉染試劑或者其他機製才能攝取siRNA。siRNA首次在肺獲得成功是針對A型流感的治療。在流感前,將針對流行性感冒的siRNA序列和聚乙烯亞胺多聚陽離子(PEI)混合後,通過靜脈內低壓注射,可以降低滴度1~2個數量級。

有一項同時性觀察研究,通過水壓注射和鼻內滴入混合有轉染試劑的同一條siRNA,可使鼠免於被高致病性的A型流感病毒感染。在鼠體內,沒有證據證明幹擾素對siRNA有誘導作用。盡管水壓注射法並不是很適合臨床應用,而且PEI這種載體存在令人難以接受的毒副作用,但這些研究為應用siRNA治療肺部感染提供了理論依據。最近,Bitko等對siRNA在肺部疾病的治療可能性取得了令人矚目的成就。他使用混合或者沒有TRNAsIT TKO轉染試劑,針對重要病毒基因的siRNA,能夠預防和治療呼吸道合胞病毒和副流感病毒這兩種可以導致新生兒假膜性喉炎、肺炎和細支氣管炎的重要病毒。即使在沒轉染試劑的情況下,鼠因受保護而不受感染。這兩種病毒可以同時作為靶點。然而,在其中一種siRNA使用劑量太高時,這時對另一種病毒的保護作用不是很有效,其可能機製在於RNAi之間可能存在競爭。除非病毒的滴度太低,否則如體重下降和呼吸頻率加快等病毒感染臨床症狀均可得到奇跡般的改善,與疾病嚴重程度相關的實驗室指標如支氣管肺泡灌洗液和肺組織病理裏白細胞三烯水平也明顯改善。

另一種臨床情況是創傷性出血性休克,氣管內滴入靶向促炎症反應趨化因子的siRNA,這些趨化因子與肺內急性肺損傷的發病機製,減少趨化因子的產生及繼發的中性粒細胞浸潤有關。研究同時表明氣管內滴入法導入siRNA隻降低肺內目標基因的表達,而不會降低肝等遠處器官組織相關基因的表達。

最近這些研究表明,在不久的將來,經鼻內和氣管內吸入法導入未經化學修飾的siRNA進入肺,將可能是臨床應用的有效措施。我們應該進一步研究針對肺的不同基因的siRNA使用這種方法導入後沉默基因表達的效應,以及如何才能使同時攜帶的基因達到最佳的使用劑量,以發揮最佳的基因沉默效應。