基于合成生物学原理的siRNA药物递送系统在肾透明细胞癌治疗中的应用

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肾癌是最常见的十种恶性肿瘤之一[1],最常见的亚型是肾透明细胞癌(clear cell Renal cell carcinoma,cc RCC),肾透明细胞癌的死亡率约占所有恶性肿瘤死亡率的2%,并呈现男性肾癌发病率约是女性的2倍,并且大部分患者发现时的年龄段一般是60-70岁之间的特点[2]。肾癌极易发生转移,而且由于其无症状特征,通常发现时转移已经存在,且肾切除术后复发很常见。目前临床上肾癌的治疗方法主要有外科手术切除治疗、以白细胞介素-2(Interleukin-2,IL-2)和干扰素-α(Interferon-α,IFN-α)为代表的免疫治疗法、以哺乳动物雷帕霉素受体(mammalian target of rapamycin,m TOR)、血管内皮生长因子受体2(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR2)为靶点的靶向治疗法[3]。因目前临床上肾癌的治疗方法都有其局限性,我们将目光投向一种全新的治疗方法-基因治疗,与传统的治疗方法不同,基因治疗的核心是利用RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)沉默疾病发生过程中关键基因的表达,使相关信号通路不能正常工作。RNAi是双链RNA经体内加工产生单链RNA,后者与靶基因m RNA互补配对,引起m RNA翻译受到抑制或者降解的现象[4]。我们实验室前期的工作发现,经尾静脉注射质粒分子,能够在肝脏中被加工产生外泌体包裹的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA),并且可以在多个组织如肝、肺、肾、脾、胃等组织中检测到,但siRNA前体分子仅能在肝组织中检测到,提示肝脏可以作为天然的生物反应器加工产生siRNA,分泌到血浆中,到达各组织沉默相关基因的表达,该系统已在肝癌、肠炎、肥胖等疾病模型中得到验证,具有良好的治疗效果[5]。这种实现siRNA自体生产和运输的技术方法很大程度上解决了目前siRNA生产成本高、易降解的问题,是一种低成本、高效率的干扰药物生产递送方式。本课题使用一种基于合成生物学原理的siRNA药物递送体系将靶向m TOR和VEGFR2基因的siRNA药物递送至小鼠原位肾癌模型中,检测对肿瘤细胞增长及肺转移的治疗情况。第一部分主要探究靶向VEGFR2基因对肾透明细胞癌的治疗作用。我们首先构建了能够沉默VEGFR2基因表达的CMV-siRv质粒,尾静脉注射该质粒分子,能够在体内加工产生被外泌体包裹的siRNA,并且能够递送到肿瘤组织,动物实验结果也表明,CMV-siRv质粒能够抑制肿瘤的增殖和肺转移,但对肿瘤增殖的抑制效果未达到理想效果。由于CMV-siRv质粒对肿瘤增殖的抑制效果未达到预期目标,我们就将目光转向了肾癌治疗中另一个重要的靶点-m TOR。第二部分主要探究靶向m TOR基因对肾透明细胞癌的治疗作用,与第一部分相似,我们构建了沉默m TOR基因表达的质粒CMV-siRm,尾静脉注射该质粒能够在体内被加工产生被外泌体包裹的siRNA,动物实验结果表明该质粒能够明显抑制肿瘤细胞的增殖。以第一部分和第二部分的实验结果为基础,我们将两个siRNA连接在同一个质粒骨架上,构建了串联质粒CMV-siRv+m,以达到同时抑制增殖又能抑制肺转移的治疗效果。细胞实验结果表明串联质粒能够同时下调两种靶基因的表达,并能够在体内被加工产生两种siRNA分子,动物实验结果表明,CMV-siRv+m质粒能够有效抑制肿瘤细胞的增殖和肺转移,延长小鼠生存期,与两种小分子靶向药相比,质粒分子对小鼠产生的毒性小得多。提示该递送体系在肾癌疾病模型中取得了良好的治疗效果,或许将来可以作为一种全新的治疗方法应用到临床,为肾癌病人提供一种新的治疗方案。
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