[发明专利]基于微流控芯片的基因治疗乳腺癌的药物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机科学、分子生物学、医学及微流控芯片技术。特别提供了一种基于微流控芯片的基因治疗乳腺癌的药物的制备方法。

背景技术

癌症是一种基因性疾病，在基因水平进行诊断和治疗是最基本和最准确的方法。细胞癌变是一个以多种原癌基因的激活和抑癌基因的失活为基础的过程，因此，在进行基因诊断时，往往需要对多种基因的表达水平进行综合的判断。目前，癌症的诊断往往是在体外进行，通过对血液和组织检验结果等进行判断，还远远没有达到单细胞水平。并且，体外诊断和体内治疗是两个相对独立的环节，抗癌药物对正常细胞往往也造成较大的损伤。如何将抗癌药物特异性的释放到肿瘤细胞，提高治疗的靶向性，是生物医学工作者们致力解决的难题。迄今为止，有多种方法和技术被应用于药物的靶向释放中，如利用病毒(文献Cancer Gene Therapy，2008，15，667-675)、纳米颗粒(文献Gene Therapy，2000，7，1896-1905)以及微流控芯片(文献Lab On A Chip，2006，6，1384-1386)等携带药物，但由于这些体系缺少了“诊断”这一环节，因此还不能做到最为准确的靶向“治疗”。

2004年，Shapiro小组报道了一种可控制基因表达的生物分子计算机(文献Nature，2004，429，423-429)，在试管内模拟了微小的DNA计算机进入细胞后，通过多次的杂交、酶连、酶切反应，对前列腺癌和肺癌多种相关基因的表达情况依次进行计算，并在诊断成立时，释放一条较短的单链核酸分子作为药物进行治疗。该计算机首次将诊断和治疗两个相对独立的环节联系起来，并将诊断和治疗定位在单细胞水平，提高了药物释放的靶向性，为解决癌症的靶向治疗提供了新的研究方向。但这种DNA计算机如要进一步进行体内试验尚存在以下几点不足：1、该计算机所有的生化反应是在试管中进行的，DNA计算机要进入体内行使功能，必然需要一种有效的载体携带着DNA分子和酶将其传递到相应的靶点，防止DNA分子在计算前就被降解掉，显然试管不能成为这种有效的载体；2、对多种癌症相关基因表达情况采用依次进行(串联)的计算方式，并且每计算一种基因需要引入多种高浓度的外源性分子，有可能会影响到细胞的正常生理功能；3、该计算机必须要进入细胞内才能行使功能，增强了操作难度；4、最为重要的一点，该计算机采用限制性内切酶(Fok I酶)进行酶切反应，限制性内切酶仅存于低等生物内(如细菌、病毒等)，可在特定位点可将双链DNA分子切断，因此有可能对高等生物的基因组产生影响。综上所述，若要将DNA计算机应用于基因诊断和治疗中，必须要有更为合理的计算方法和更为理想的平台。另外，上述体系中所释放的为预先已经存在的药物，一种更为灵活的方法为根据需要合成治疗药物然后释放(文献NatureBiotechnology，2003，21，1184-1191)。

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，随着经济水平的提高和生活方式的改变，其发病率逐年上升，并有年轻化趋势，在一些大城市已跃居女性恶性肿瘤的首位。全世界每年约有120万妇女患乳腺癌，约50万人死于此病，转移和复发是患者常见的死亡原因。目前的诊断手段主要有：体格检查、X线、B超、远红外线扫描、CT、组织穿刺活检等，但多数人在检查时已有病灶，甚至已经到了中晚期。目前的治疗手段主要采取手术切除，辅以放疗、化疗、内分泌治疗等，这些方法对病人生理、心理的伤害较大，且5年存活率不高。科学家早已知道，引发癌症的导火索是细胞内基因发生变化。乳腺癌也是一种基因性疾病，其发生和发展是一个多阶段演进、多基因改变的渐进过程。其内在机制在于原癌基因与抑癌基因之间失去平衡，表现为多个原癌基因的异常激活和编码蛋白过度表达以及抑癌的缺失、突变失活导致细胞增殖失控而恶性转化。这些基因变化的相互作用，特别是其叠加作用，是乳腺发生癌变的重要分子基础。因此，在基因水平进行乳腺癌的诊断和治疗，是更为准确、有效、靶向性更强的方法。

乳腺癌等的基因诊断背景知识：