[发明专利]一种基因载体系统及其构建方法

说明书

本发明公开了一种基因载体系统，包括带正电荷的金纳米簇、带负电荷的高分子遮蔽体系和基因物质，其中带正电荷的金纳米簇与带负电荷的高分子遮蔽体系的质量比为(2～10)：1，带正电荷的金纳米簇与基因物质的质量比为(2～5)：1，基因载体系统尺寸在100‑200nm。同时公开了载体系统的构建方法。其采用带负电高分子多糖作为高分子遮蔽体系与金纳米簇相结合，调整载体系统的整体带电性，避免基因载体在细胞内容易吸附各种生物分子，提高转染效率；金纳米簇与基因物质以及多糖的结合效果良好，形成的聚合物毒性低，尺寸在100‑200nm，有利于进入细胞，提高了转染效率。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，特别涉及一种以金纳米簇作为阳离子载体，多糖类物质作为阴离子遮蔽体系构建的基因载体系统。

背景技术

21世纪是生物技术的世纪，农业领域中越来越多的运用到生物技术，生物技术为农业生产带来巨大的变化。转基因技术是指运用科学的技术手段，将特定的基因片段转入特定生物中，使得该生物个体具有该基因所携带的性状。转基因技术通过在分子和细胞水平上对基因进行操作，打破物种间的生物隔离的天然屏障，从而实现对目标物性状的定向改良，这项技术是生物技术领域的发展前沿之一。自从人类刀耕火种的生活方式以来人类对农作物遗传的改良就从来没有停止。传统的改良农作物的方式主要是对自然产生变异的优良基因进行选择和利用，只能被动的对现有的优良基因进行筛选，不具有主观能动性，其过程漫长。而且传统的技术存在着一定的局限性，不具有高效性。传统的技术只能在生物种内个体间进行基因的转移，转基因技术就不存在这个局限。

转基因成功的一个重要的条件，就是要将所需基因成功地输送到目标细胞体内。只有在这个前提下，转基因才能实现。目前用于基因转染的非病毒载体种类繁多，其中占多数的是阳离子高聚物及相关复合体，例如使用范围很广的阳离子聚合物聚乙烯亚胺(Molecular design of functional polymers for gene therapy.Jeong JH,Kim SW,Park TG.Park.Prog.Polym.Sci.2007；32(11):1239-1274)。但是阳离子聚合物往往毒性较高，在体内运输过程会产生非特异性吸附(Gene transfer with lipospermines andpolyethylenimines.Remy JS,Abdallah B,Zanta MA,Boussif O,Behr JP,DemeneixB.Adv.Drug Deliver.Rev1998Mar2；30(1-3):85-95.)。然而阳离子高聚物基因载体存在转染效率低，细胞毒性大等缺点。

金纳米材料具有化学性质稳定、亲和力强、生物相容性好、易于表面修饰等优点，是生物医学领域研究和应用最早的纳米材料之一。例如，中国发明专利CN2008100514118公开了一种含纳米金颗粒的非病毒基因载体、制备方法和应用，其通过硫金键将纳米金颗粒和阳离子聚合物结合在一起作为基因载体。中国发明专利CN2014100294486公开了一种脂质保护的纳米金基因载体及其制备方法，首先制备磷脂泡囊溶液，然后在还原剂的作用下，金离子在溶液中与磷脂泡囊反应，得到脂质保护的纳米金基因载体。上述方法制备的基因载体体系虽然在细胞中取得了良好的转染效果，但是制备方法复杂，阳离子高聚物进入生物细胞时，各种生物分子容易吸附在阳离子高聚物表面，形成聚集，影响其转染效率。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种利用多肽修饰的金纳米簇作为带正电的基因载体，高分子多糖聚合物作为带负电的遮蔽体系的新型基因载体系统。解决有现有基因载体系统存在的转染率低、毒性高、容易导致细胞死亡、制备方法复杂、在细胞内容易吸附各种生物分子等问题。

为了实现上述目的，本发明一种基因载体系统，包括带正电荷的金纳米簇、带负电荷的高分子遮蔽体系和基因物质，其中带正电荷的金纳米簇与带负电荷的高分子遮蔽体系的质量比为(2～10)：1，带正电荷的金纳米簇与基因物质的质量比为(2～5)：1，基因载体系统尺寸在100-200nm。