一种聚多肽基因载体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚多肽基因载体及其制备方法和应用，所述聚多肽基因载体包括三嵌段聚多肽通过自组装形成的纳米球，所述三嵌段聚多肽包括依次连接的聚乙二醇、聚赖氨酸和聚亮氨酸；所述聚赖氨酸的一端通过酰胺键与聚乙二醇相连，所述聚赖氨酸的另一端通过肽键与聚亮氨酸相连。本发明专利技术所述聚多肽基因载体可以高效地将目的基因负载在聚多肽基因载体内，能形成稳定的、高包封率、高负载量的基因颗粒；所得聚多肽基因载体能够在溶酶体内部产生质子化海绵效应促进目的基因的溶酶体逃逸，防止目的基因在溶酶体内被降解。在基因编辑、基因诊断、基因治疗和基因疫苗等领域具有重要的应用前景。因治疗和基因疫苗等领域具有重要的应用前景。因治疗和基因疫苗等领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚多肽基因载体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医药材料领域，具体涉及一种聚多肽基因载体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]基因治疗是通过引入外源RNA或DNA来干预靶细胞中的特定基因表达以治疗病理性疾病的过程。基因治疗可以用于治疗多种疾病，包括癌症、囊性纤维化、心脏病、糖尿病和血友病等。不同于传统小分子药物和抗体药物，基于核苷酸序列的基因药物设计更为简单方便，且受成药靶点的限制较少，具有高效、实用、简便和价廉等优势。但是，基因药物的临床应用仍需克服重重障碍。裸露的核酸容易被核酸酶降解，且外来RNA和DNA容易被免疫系统识别和清除，导致核酸药物的半衰期很短。核酸药物起效不仅要克服系统递送过程的胞外屏障(巨噬细胞和血清内切酶等)，还要克服胞内屏障(细胞内吞和内涵体逃逸等)，才能到达靶细胞的胞浆(siRNA和mRNA)或者细胞核(ASOs、DNA、CRISPR)中。因此，开发安全、高效的核酸载体系统，提高基因药物的靶向递送效率和转染效率，是基因治疗成功的基石和关键技术难题。
[0003]纳米技术的快速发展为解决基因治疗过程中面临的问题提供了新思路。纳米载药系统可以进一步提高基因的转染效率、靶向性。特别是有效地将治疗基因传递到肝外宿主细胞，将对未来基于基因的治疗产生巨大影响。
[0004]基因治疗在罕见性疾病的治疗上展现出优异的效果。目前人们已开发了病毒载体和非病毒载体两大类基因载体系统。但是转基因细胞或病毒载体昂贵的生产成本以及潜在的生物安全风险大大降低了临床适用性。物理基因递送方法包括DNA直接注射、基因枪、电脉冲介导法等，上述方法容易造成组织损伤，限制了其临床上的应用。非病毒基因载体包括脂质纳米颗粒(LNP)、阳离子聚合物等，其具有制备简单、免疫原性低、不易与宿主基因整合、克隆能力不受限等独特优势，成为核酸药物递送的重要候选者。然而，LNP递送系统仍存在毒性、补体激活和较差的生物分布等缺陷。LNPs递送主要局限于肝脏和网状内皮系统，其除肝脏以外器官的低靶向能力一直是业内未能克服的难题。
[0005]因此，提供一种具有低毒性、高转染性、高靶向性等优势的转染试剂，在基因编辑、基因诊断、基因治疗和基因疫苗等领域具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚多肽基因载体及其制备方法和应用。本专利技术所述聚多肽基因载体可以高效地将目的基因负载在聚多肽基因载体内，形成稳定的、高包封率、高负载量的基因颗粒；所得聚多肽基因载体能够在溶酶体内部产生质子化海绵效应促进目的基因的溶酶体逃逸，防止目的基因在溶酶体内被降解。本专利技术还提供一种制备工艺简单、性质稳定、转染效率高、生物相容性好的聚多肽基因转染系统。本专利技术提供的聚多肽基因转染试剂具有低毒性、高转染性和高靶向性等优势，可以有效
克服目前基因递送系统存在的问题，在基因编辑、基因诊断、基因治疗和基因疫苗等领域具有重要的应用前景。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种聚多肽基因载体，所述聚多肽基因载体包括三嵌段聚多肽通过自组装形成的纳米球，所述三嵌段聚多肽包括依次连接的聚乙二醇、聚赖氨酸和聚亮氨酸；所述聚赖氨酸的一端通过酰胺键与聚乙二醇相连，所述聚赖氨酸的另一端通过肽键与聚亮氨酸相连。
[0009]本专利技术所述聚多肽基因载体为具有三层结构的复合体，所述聚亮氨酸构成所述复合体的内层，所述聚乙二醇构成所述复合体的外层，所述复合体的中间层包括所述聚赖氨酸。
[0010]优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为1000
‑
5000，例如可以是1000、2000、3000、4000或5000等。
[0011]优选地，所述聚赖氨酸的数均分子量为4500
‑
17000，例如可以是4500、5000、8000、10000、12000、14000、15000或17000等，优选为13000。
[0012]优选地，所述聚亮氨酸的数均分子量为1500
‑
5000，例如可以是1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500或5000等，优选为2000。
[0013]优选地，所述纳米球的粒径为50
‑
200nm，例如可以是50nm、80nm、100nm、120nm、150nm、180nm或200nm等。
[0014]第二方面，本专利技术提供第一方面所述的聚多肽基因载体的制备方法，采用单体改性、开环聚合以及水解的方式合成聚乙二醇
‑
聚赖氨酸
‑
聚亮氨酸的三嵌段聚多肽，将得到的三嵌段聚多肽溶于溶剂中，使其自组装形成纳米球，得到所述聚多肽基因载体。
[0015]优选地，所述溶剂包括水和/或PBS。
[0016]通过本专利技术所述制备方法得到的聚多肽基因载体可以高效地将目的基因负载在聚多肽基因载体内，形成稳定的、高包封率、高负载量的基因颗粒；所得聚多肽基因载体能够在溶酶体内部产生质子化海绵效应促进目的基因的溶酶体逃逸，防止目的基因在溶酶体内被降解。
[0017]优选地，所述聚乙二醇
‑
聚赖氨酸
‑
聚亮氨酸的三嵌段聚多肽采用包括如下步骤的方法制备得到：
[0018](1)分别对Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸和亮氨酸进行改性，得到改性Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸和改性L
‑
亮氨酸；
[0019](2)将氨基聚乙二醇单甲醚和改性L
‑
赖氨酸混合进行开环聚合反应，得到聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸；
[0020](3)将所得聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸和改性L
‑
亮氨酸混合进行开环聚合反应，得到聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸
‑
聚亮氨酸；
[0021](4)将所得聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸
‑
聚亮氨酸依次与三氟乙酸和溴化氢醋酸水溶液混合进行水解反应，得到聚乙二醇
‑
聚赖氨酸
‑
聚亮氨酸的三嵌段聚多肽。
[0022]本专利技术中，步骤(1)中，所述Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸改性的步骤包括：将Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸、无水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚多肽基因载体，其特征在于，所述聚多肽基因载体包括三嵌段聚多肽通过自组装形成的纳米球，所述三嵌段聚多肽包括依次连接的聚乙二醇、聚赖氨酸和聚亮氨酸；所述聚赖氨酸的一端通过酰胺键与聚乙二醇相连，所述聚赖氨酸的另一端通过肽键与聚亮氨酸相连。2.根据权利要求1所述的聚多肽基因载体，其特征在于，所述三嵌段聚多肽中，所述聚乙二醇的数均分子量为1000
‑
5000；优选地，所述聚赖氨酸的数均分子量为4500
‑
17000；优选地，所述聚亮氨酸的数均分子量为1500
‑
5000；优选地，所述聚多肽基因载体的粒径为50
‑
200nm。3.一种权利要求1或2所述的聚多肽基因载体的制备方法，其特征在于，采用单体改性、开环聚合以及水解的方式合成聚乙二醇
‑
聚赖氨酸
‑
聚亮氨酸的三嵌段聚多肽，将得到的三嵌段聚多肽溶于溶剂中，使其自组装形成纳米球，得到所述聚多肽基因载体；优选地，所述溶剂包括水和/或PBS。4.根据权利要求3所述的聚多肽基因载体的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇
‑
聚赖氨酸
‑
聚亮氨酸的三嵌段聚多肽采用包括如下步骤的方法制备得到：(1)分别对Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸和亮氨酸进行改性，得到改性Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸和改性L
‑
亮氨酸；(2)将氨基聚乙二醇单甲醚和改性L
‑
赖氨酸混合进行开环聚合反应，得到聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸；(3)将所得聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸和改性L
‑
亮氨酸混合进行开环聚合反应，得到聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸
‑
聚亮氨酸；(4)将所得聚乙二醇
‑
聚Nε
‑
苄氧羰基
‑
L
‑
赖氨酸
‑
聚亮氨酸依次与三氟乙酸和溴化氢醋酸水溶液混合进行水解反应，得到聚乙二醇
‑
聚赖氨酸
‑
聚亮氨酸的三嵌段聚多肽。5.根据权利要求4所述的聚多肽基因载体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述开环聚合反应的温度为28
‑
32℃，所述开环聚合反应的时间为70
‑
74h，所述开环聚合反应的转速为250
‑
750rpm；优选地，步骤(3)中，所述开环聚合反应的温度为28

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林涛，任健，梁锐晶，方全，刘兰兰，孙达，朱登辉，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：