南京大学****鞠熀先教授开发新的siRNA传递策略

　　

生物通报道：siRNA到靶细胞的有效而精确的传递，对于成功的基因治疗来说，是至关重要的。 虽然新型纳米材料可增强传递效率，但是，对于精确的基因传递来说，克服非特异性的吸附和脱靶效应，仍然还是一个挑战。 11月24日，在Nature子刊《Nature Communications》在线发表的一项研究中，来自南京大学“****”特聘教授鞠熀先带领的研究小组，设计了一种“双重锁和钥匙”系统，来执行细胞亚型特异性识别和siRNA传递。延伸阅读：我国科学家研制出靶向Her2阳性乳腺癌导入小分子干扰RNA的新方法。

基因干扰技术通过在哺乳动物细胞中传递小干扰RNA（siRNA）选择性地沉默基因表达，并抑制蛋白质转录，正在成为一种有前景的方法，用于精确治疗人类疾病，包括癌症和代谢、神经变性和感染性疾病。实现RNA干扰（RNAi）治疗广泛的临床应用的关键一个挑战，是其传递特异性。可取的细胞特异性和有效的传递系统以改善选择性细胞摄取，可降低siRNA的总剂量，并避免非特异性的吸附，以及使非靶细胞中的脱靶沉默最小化。

一些选择性结合组织相关抗原的配体，已被探索用于靶向siRNA传递，包括抗体–鱼精蛋白融合蛋白和适配子-siRNA嵌合体。然而，大多数的受体往往是由多种类型的细胞所共有，或者在患病细胞中过度表达的受体，也在正常细胞低水平的表达，因此，单受体靶向给药系统可能会导致脱靶毒性和严重的并发症。由于细胞表达多种表面受体，因此，同时评估多个表面受体以识别特定疾病细胞，并提高相同细胞的诊断和治疗准确性，应该是一种更实用、低风险的方法。利用自主式DNA链置换级联反应，可编程的、双参数控制的DNA逻辑平台，已被用于癌细胞的识别和光动力疗法。然而，DNA逻辑平台尚未用于siRNA传递，因为使用小支点为基础的链置换级联反应作为一种有效的载体，具有一定的限制性。siRNA向特异性靶细胞的精准传递，仍然是一个迫切需要解决的问题。

目前，各种材料已被探索作为siRNA传递载体，如脂质体、阳离子聚电解质和无机纳米颗粒。然而，这些传统的传递载体具有较低的负荷效率、更少的细胞特异性模式、复杂的表面改性工艺和/或免疫反应损伤或毒性。自组装DNA纳米结构的优势在于，可以灵活设计、大小和方向可控、易于生物偶联和优良的生物相容性，已被证明在生物传感和药物输送中具有潜在的应用。

在这项研究中，研究人员设计了一种自组装的寡核苷酸纳米载体（ONV）和一种“双重锁和钥匙”系统，来装载siRNA用于可控的siRNA传递。ONV结构赋予更高的载荷能力，这显著提高了细胞摄取。此外，不同的细胞识别核酸适配体，可通过杂交被方便地纳入ONV，并且刚性管样结构可改善内吞作用后对核酸酶降解的抗性。

siRNA被自组装到一个寡核苷酸的纳米载体中，研究人员用一个发夹结构对载体进行了修改，以充当“智能钥匙”和传递载体。在靶细胞膜上的位点处，可通过连续与两个适配体反应，激活自动切割的发夹结构，这会导致亚细胞型识别和精确的siRNA传递，用于高效的基因沉默。这一策略的成功证明，可通过控制多个参数，将siRNA精确传递到特异性靶细胞，从而为RNAi在精准诊断和治疗中的应用，开辟了道路。

（生物通：王英）

注：鞠熀先为南京大学教授、博士生导师，生命分析化学国家重点实验室主任，南京大学现代分析中心副主任。鞠熀先教授于1986年南京大学化学系本科毕业，1992年获得南京大学分析化学专业博士学位，1996-1997年在加拿大蒙特利尔大学留学，1999年聘为南京大学教授。鞠熀先教授是爱尔兰国立大学、德国Potsdam大学和Münster大学访问教授，2003年获国家杰出青年科学基金，2007年被遴选为教育部“****”特聘教授，2009年成为“973”计划《仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究》项目首席科学家，2005年起作为国家基金委创新研究群体项目负责人，已连续滚动3次。鞠熀先教授研究方向为纳米电化学、免疫分析、细胞分析化学、临床生物诊断，发表论文450多篇，其中Anal. Chem. 49篇；专利27件(15件授权)，中英文专著、教材7部，论文被SCI刊物引用1万多次，h-index为59。他曾获中国化学会青年化学奖、梁树权分析化学基础研究奖、3次获得教育部自然科学一等奖等，现兼任《Frontiers in Analytical Chemistry》、《J. Sensors and Instrumentation》主编，《Electroanalysis》,《Sensors》等国际期刊的编委。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
A DNA dual lock-and-key strategy for cell-subtype-specific siRNA delivery
Abstract：The efficient and precise delivery of siRNA to target cells is critical to successful gene therapy. While novel nanomaterials enhance delivery efficiency, it still remains challenging for precise gene delivery to overcome nonspecific adsorption and off-target effect. Here we design a dual lock-and-key system to perform cell-subtype-specific recognition and siRNA delivery. The siRNA is self-assembled in an oligonucleotide nano vehicle that is modified with a hairpin structure to act as both the ‘smart key’ and the delivery carrier. The auto-cleavable hairpin structure can be activated on site at target cell membrane by reacting with two aptamers as ‘dual locks’ sequentially, which leads to cell-subtype discrimination and precise siRNA delivery for high efficient gene silencing. The success of this strategy demonstrates the precise delivery of siRNA to specific target cells by controlling multiple parameters, thus paving the way for application of RNAi in accurate diagnosis and intervention.