另一條siRNA導入通路是局部神經元電穿孔術轉導。siRNA通過立體定位方法注入腦,用不足以造成細胞自身凋亡的輕柔電流,可以使兩個電極之間的腦組織內源基因的表達減少。另外,脂質合成物和免疫脂質體可以用來導入質粒DNA編碼的shRNA,而且也適合導入siRNA進入腦細胞。
13.4siRNA的區域灌注
13.4.1區域灌注的原理和曆史
近20年來,針對不能切除的肝癌發展起來數種局部區域的灌注方法,通過肝動脈或門靜脈灌注化療藥物。這種方法結合肝動脈栓塞、乙醇注射、局部放射療法、冷凍療法或熱療等綜合方法,能有效地提高病人的生存率。區域灌注化療是相對於全身化療而言的一種化療方法,可以在腫瘤局部提供高濃度的化療藥物,以直接殺傷腫瘤細胞而降低全身不良反應。區域灌注化療需要手術插管,選擇腫瘤的供血動脈,直接將化療藥物灌注。旨在通過增加腫瘤組織內局部化療藥物濃度,延長化療藥物與腫瘤的接觸時間,提高對腫瘤細胞的殺滅效果。區域灌注化療對外科不能切除的腫瘤可進行姑息治療,一部分患者經灌注化療後腫瘤可縮小,為再手術創造機會,也可用作術前和術後患者的輔助治療。除了肝,局部插管法已經應用於腎和肺的灌注治療。
Okadak等對腫瘤區域動脈灌注化療的研究表明腫瘤組織內的藥物濃度較之通常外用靜脈給藥高於數倍至數十倍的療效,並對腫瘤侵犯的器官通過其供血管直接灌注化療藥物,特別適合於肝轉移及胰腺浸潤和術後複發不能切除的患者。且動脈置泵於腹部皮下隱匿,灌注化療用藥安全有效。一般動脈置泵進入肝總動脈,使化療藥物部分進入肝,造成化療作用減弱且副作用增加。術中微小癌組織殘留被認為是腫瘤術後轉移及複發的重要原因之一,術前選擇性動脈灌注化療在腫瘤供血血管未遭手術破壞前,以高濃度化療藥經其營養動脈進入腫瘤內部,使藥物與癌細胞充分接觸,殺死癌細胞,降低瘤負荷,減少術中醫源播散,防止術後複發及轉移。
而隔離型肝髒灌注(IHP)則在區域灌注的基礎上又前進了一步,IHP的原理是把肝的血液循環與全身的係統血液循環分隔開,使灌注肝的藥物不進入係統血液循環,因此藥物濃度可以進一步提高,並可以通過灌注液體的量調節肝灌注的液體壓力。另一方麵,肝回流的血液經體外循環處理,因此可以控製灌注液體與血液的比例,減少灌注液體與血液的混合機會,有利於轉導基因藥物,尤其是siRNA。
13.4.2區域灌注導入siRNA的前景
理想的siRNA導入方法是把作為藥物應用的siRNA集中導入到需要進行基因沉默的目標器官內,而避免進入不需要進行基因沉默的“無辜組織細胞”,而區域動脈灌注導入siRNA有可能使“無辜的組織細胞”受到的損害降到最低。這樣一方麵能提高腫瘤局部siRNA濃度,而增強siRNA的療效,另一方麵還可以避免在正常的細胞內引起不必要的基因表達抑製,或“脫靶”基因沉默。可見,IHP是各種肝動脈插管灌注方法中最適合用於轉導siRNA的手段。下麵將主要以肝髒為例子,探討插管灌注法應用於導入siRNA的應用前景。
根據隔離型肝灌注的原理,如果我們能把siRNA分子都集中灌注在肝內,則一方麵可以節省siRNA的用量,另一方麵,可以減少在“無辜”的內髒組織中引起不必要的基因沉默。例如,應用FassiRNA沉默肝細胞表麵的Fas受體表達,在急性肝炎中保護肝髒。但是,如果在脾內的淋巴細胞或骨髓造血細胞內的(WTBX)fas基因被沉默,則有可能導致激活的淋巴細胞凋亡機製發生障礙,大量的活化淋巴細胞在體內會引起自身免疫性的損害,後果不堪設想。如果利用IHP把siRNA溶液直接灌注到肝內,減少siRNA漏出到全身血液循環,則可以避免不必要的基因沉默發生。
目前尚沒有區域灌注導入siRNA的實驗研究,未能證實這種方法是否適用於導入siRNA分子。我們課題組嚐試通過小鼠腎靜脈穿刺,注射含有高濃度的siRNA溶液,結果發現注入液體量為100μg時,能有效地沉默腎小管上皮細胞Fas受體基因的表達,實時定量PCR證實Fas的mRNA減少80%以上,而免疫組化證實(WTBX)fas基因沉默位於腎小管上皮細胞。通過腎靜脈穿刺灌注FassiRNA,能保護小鼠腎的缺血再灌注損傷,降低死亡率,其效果與鼠尾靜脈高壓注射法相當。這項研究證實了器官灌注導入siRNA的可行性,預示著該方法有應用於臨床實踐的可能性。
13.5導入siRNA的生物導彈技術
13.5.1導入siRNA新武器的發現
乳腺癌應用RNAi技術治療的關鍵問題是如何在體內把抗腫瘤siRNA導入乳腺癌細胞,這也是RNAi技術最終能否安全有效地推向臨床使用的重要問題。隻有特異性地導入siRNA,才能使它們集中到靶細胞內,充分發揮基因沉默效應,同時又可避免在正常組織細胞中抑製正常基因表達所產生的副作用。
目前將siRNA導入細胞的載體主要分為非病毒和病毒類,均有某些缺點。病毒載體由於其免疫原性引起劇烈的免疫反應和隨機插入基因組導致細胞癌變,可能會導致嚴重的後果,暫不適合臨床應用。現有非病毒載體主要包括多肽物質、脂質體和細菌,前者主要包括tat、MPG和魚精蛋白多肽等,而脂質體微球囊(liposomes)等常用的基因轉染媒介,也主要是由各種脂質體組成,細菌載體能否高效攜帶siRNA導入細胞和組織內尚在研究之中。這些載體的共同缺點是均不能選擇性地把基因物質靶向導入乳腺癌細胞內。
什麼才是既能與乳腺癌細胞表麵特異性受體結合,又能攜帶siRNA藥物的理想生物導彈呢?雖然受體的配基能與其受體結合,但是結合後能激活受體,傳導增殖信號,刺激癌細胞分裂轉移,故不是理想的生物導彈。有受體特異性的單克隆抗體則不會激活受體,但它屬於大分子蛋白,很難與抗癌藥物或基因物質複合,而且具有很強的免疫原性,引起針對抗體本身的免疫反應,影響治療效果,故也不宜用作生物導彈。我們能否克服這些缺點,發現一種可用作RNA幹擾藥物選擇性投遞的生物導彈呢?
最近,發現一種能把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(Fab)。有研究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,而且這種方法與體外導入siRNA一樣可獲得高效的沉默效應。利用這個導入係統,把靶向HIV1包膜蛋白的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。宋爾衛課題組在體內,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siRNA導入方法可以通過瘤內注射和靜脈注射同時靶向多個與腫瘤發生有關的基因,能夠抑製表達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,雖然沒有通過化學修飾,也沒有通過最優化方法去提高siRNA的藥代動力學,但片段抗體組成的融合蛋白仍能高效地導入siRNA並發揮沉默效應。以上研究表明有可能把這種單鏈片段抗體開發成為RNA幹擾藥物選擇性投遞的生物導彈。