[发明专利]一种基于DNA折纸术的精确识别靶向纳米载体的构建方法及其应用

说明书

本发明涉及一种基于DNA折纸术的精确识别靶向纳米载体的构建方法及其应用，属于医药技术领域。该载体由脚手架DNA、订书钉单链DNA、特殊订书钉单链DNA和核酸适配体组成，其中脚手架DNA与订书钉单链DNA的物质的量的比范围为1:（5‑10）:（5‑10）；核酸适配体与折纸的物质的量的比范围为1:（1‑32）；在进行载药时载体与抗肿瘤药物阿霉素的物质的量的比范围为1:（12500‑50000）；合适的载药时间范围为2h‑6h。本发明可实现靶头精确修饰DNA载体，提高载体靶向作用和靶头诱发的生物作用，载药后可延缓药物的释放，降低蒽环类抗肿瘤药物的毒副作用，增强对肿瘤细胞的抗肿瘤作用，使载药系统能够同时发挥化学治疗作用和生物治疗作用。

技术领域

本发明属于医药科技领域，涉及采用DNA折纸术构建蒽环类抗肿瘤药物纳米载体，具体 涉及基于DNA折纸术的精确识别靶向纳米载体的构建方法及其应用。

背景技术

DNA折纸术最早由Nadrian Seeman在上世纪八十年代提出，该领域的一个里程碑式的研 究成果是2006年Paul W.K.Rothemund发表在Nature上的研究成果。研究中将DNA折纸的 合成步骤大大简化，使DNA折纸用到的订书钉单链DNA之间及与脚手架DNA之间不再需要有严格的比例关系，过量即可，自组装的过程也由之前的几十小时缩短为数小时甚至几十 分钟。

核酸适配体是一种通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)从随机单链核酸序列库 中筛选出的与细胞膜上的靶物质具有高度亲和性的寡聚核苷酸片段，其特异性可以媲美抗体， 能够精准识别相应的蛋白质或小分子物质。核酸适配体(aptamer,Apt)是通过SELEX筛选 得到能够与特异性靶标物质具有高亲和力结合的寡核苷酸，其通过折叠形成特定空间结构而 与靶标结合，其亲和力和特异性与抗体相当。核酸适配体还具有分子量较小、可化学合成、 生物相容性好、无(或更低的)抗原性/免疫原性、生物膜穿透性等优点，特别是DNA适配 体的稳定性高于RNA适配体，可对抗核酸酶的降解。因此，核酸适配体受到科学家的广泛关 注，现在已筛选出多个可与肿瘤细胞表面特异性蛋白(受体)结合的核酸适配体，如靶向结 合核仁素的AS1411、靶向结合CD30的适配体C2NP、靶向结合VEGF165受体的DNA适配 体SL2B和靶向结合HER2受体的DNA适配体等。为了提高抗肿瘤药物的作用降低其对正常 组织的毒副作用，研究者将能特异性结合靶标的核酸适配体与药物(如阿霉素)或载体(如 脂质体、碳纳米管、胶束、金纳米粒等)结合，构建核酸适配体介导的主动靶向药物复合体 或给药系统用于肿瘤靶向治疗研究。

靶向治疗恶性肿瘤是现代医药学研究的热点，其中主动靶向治疗是理想的治疗方式之一。 主动靶向治疗的方式主要有两种：一是用靶分子修饰药物(或药物载体)，使之与肿瘤细胞表 达的靶标特异性结合后将药物递送到靶细胞，进而产生治疗作用；另一种是用靶分子直接与 靶标作用，诱导细胞信号，发挥生物治疗作用。前者由于靶分子修饰药物或载体的位置和数 量不可控，导致靶分子识别结合靶标的效率低或结合力弱，易产生“脱靶”现象，因而治疗效 果较差。后者由于靶分子的空间存在形式(空间位置和数量)不同，其识别能力及结合靶标 后所激发的细胞信号也各有差异，导致其生物治疗作用受到极大影响。因此，无论何种靶向 治疗，其有效治疗的关键是靶分子必须能够精准识别靶标。再者，若要使靶向分子既能靶向 递送化疗药物又能产生生物活性发挥生物治疗与化疗协同作用，则更需要靶分子精准有效的 识别靶标。然而，现有的传统技术无法精确控制靶分子的空间位置和数量，实现精准识别靶 标，达到高效递药和有效诱导生物效应一体化，发挥协同抗肿瘤作用。本课题组前期研究表 明，利用DNA纳米技术在纳米尺度范围内精确控制核酸适配体的空间位置和数量有望解决 这一难题。

尽管上述研究都通过一些技术方法(如与亲和素或高分子聚合物通过化学键连接等)提 高了适配体与其靶标的定向识别，增加了适配体稳定性和抗肿瘤活性，但都未能将核酸适配 体精确定量、定位的组合，因而无法做到精准识别和高效激活可引起肿瘤细胞凋亡(抑制增 殖或迁移等)的受体，导致其抗肿瘤作用较弱。