文獻來源
2023年10月2日，中國科學院上海硅酸鹽研究所朱鈺方教授團隊和澳大利亞昆士蘭科技大學生物醫(yī)學技術中心肖殷教授團隊在Applied Materials Today上發(fā)表了“A coronavirus-mimic mesoporous silica nanosystem enables efficient targeted delivery of siRNA for anti-SARS-CoV-2”的研究論文。
考慮到目前對特異性抗新型冠狀病毒SARS-CoV-2感染藥物的迫切需求，該工作中團隊設計制備了一種冠狀病毒刺突S蛋白修飾的大孔徑、高比表面積的樹枝狀介孔二氧化硅納米顆粒，用于有效地、靶向地遞送特異性的siRNA，實現(xiàn)了對SARS-CoV-2相關基因的高效沉默，也為臨床治療SARS-CoV-2感染提供了新的借鑒。
研究背景
病毒感染一直威脅著人類的生命健康，特別是由SARS-CoV-2感染引起新冠肺炎疾病。到目前為止，市面還沒有針對SARS-CoV-2具有高特異性的藥物。此外，濫用現(xiàn)有藥物對抗SARS-CoV-2感染可能會對身體產(chǎn)生某些不良影響。因此，迫切需要開發(fā)新的安全、有效的抗這類冠狀病毒的治療方法。
RNA干擾介導的靶基因沉默技術被認為是一種在遺傳水平上治療各種疾病的強大手段，如針對癌癥和病毒感染性疾病。作為一種RNA干擾工具，合成的siRNA可用于在細胞質(zhì)中高效特異性地沉默病毒基因，以保護細胞基因組免受病毒遺傳物質(zhì)的侵襲。而且，siRNA的引入不會改變宿主細胞基因組，并且具有低細胞毒性，顯示出巨大潛力。然而，siRNA的應用受到穩(wěn)定性差、易被內(nèi)源性核酸酶降解、穿細胞膜的能力低、靶向性差等固有限制。因此，將納米遞送技術運用于siRNA介導的抗SARS-CoV-2應用呈現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。
圖1 方案如圖
SARS-CoV-2 S蛋白修飾的樹突狀介孔二氧化硅納米顆粒(DMSN)用于遞送特異性siRNA治療SARS-CoV-2感染
項目研究
在該項目研究中，團隊首先制備了大孔徑、高比表面積的樹枝狀介孔二氧化硅納米顆粒，進一步進行特定siRNA的負載和S蛋白的修飾，最終構(gòu)建了抗SARS-CoV-2的納米系統(tǒng)。
實驗中發(fā)現(xiàn)，得益于大的介孔和高比表面積，該納米系統(tǒng)顯示出siRNA的高效負載，不僅可以提高siRNA的穩(wěn)定性并保護其免受核酸酶降解，而且可以在生理環(huán)境中持續(xù)緩慢地釋放siRNA。
圖 2 DMSN和DMSN-NH2納米粒子的合成與表征
進一步地，細胞實驗證明該納米系統(tǒng)具有較高的生物相容性。而且，基于S蛋白和ACE2受體的特異性結(jié)合性質(zhì)，該納米系統(tǒng)能實現(xiàn)siRNA向ACE2過表達細胞的靶向遞送，并促進其進入細胞。
圖3 DRS納米系統(tǒng)的體外細胞攝取和細胞毒性研究
最終，在基因沉默效率評估中發(fā)現(xiàn)，與游離的siRNA和沒有S蛋白修飾的納米系統(tǒng)相比，S蛋白修飾的納米系統(tǒng)遞送的siRNA對ACE2過表達靶細胞中SARS-CoV-2的RdRp基因的沉默效率最高，有利于抑制SARS-CoV-2在宿主細胞內(nèi)的復制。
該研究由中國科學院上海硅酸鹽研究所朱鈺方教授團隊和澳大利亞昆士蘭科技大學生物醫(yī)學技術中心肖殷教授團隊合作完成。中國科學院上海硅酸鹽研究所陳佳杰博士生為第一作者。朱鈺方教授和肖殷教授為共同通訊作者。該工作得到上海市科學技術委員會項目資助。 吉滿助力 本研究中所用的質(zhì)粒載體lenti-CMV-MCS-3×Flag-PGK-Puro以及慢病毒包裝、過表達穩(wěn)定株(ACE2OE-293T)轉(zhuǎn)染過程均由吉滿生物完成。 了解更多質(zhì)粒構(gòu)建,病毒包裝,穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建,敲除細胞株,報告基因檢測等相關服務。歡迎訪問吉滿生物官網(wǎng)：m.zxpdf.cn 免費咨詢電話：400-627-9288 文章來源：課題組供稿 文獻原文：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2023.101952 原文引用： “An ACE2-overexpressed human embryonic kidney 293T cell line(ACE2OE-293T)were obtained from Sino Biological Inc., China. In addition, the RdRp gene of the SARS-CoV-2 genome (MT039890) was stably transfected into the ACE2OE-293T cells by a lentivirus infection method (Genomeditech).”
