[发明专利]通过蛋白冠调制构建基于纳米颗粒的药物载体的方法

说明书

本发明涉及用于构建基于纳米颗粒的药物载体的方法和基于纳米颗粒的药物递送系统，所述药物递送系统能够操控相应的蛋白冠以用于向癌细胞进行特异性和有效的药物递送。

发明领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，涉及用于构建基于纳米颗粒的药物载体的方法和基于纳米颗粒的药物递送系统，所述药物递送系统能够操控相应的蛋白冠，以对癌细胞进行特异性且有效的药物递送。

背景技术

在过去的十年里，纳米技术为生物医学应用带来了巨大的希望，允许对治疗方法进行设计，以治疗各种各样的疾病，具有延长半衰期、改善生物分布、增加循环时间和许多其他益处。然而，许多基于纳米技术的疗法在理论上应该有效，但在实践中却不尽如人意。这主要是因为靶向转化细胞，或者将治疗剂送到需要的地方，是一项非常具有挑战性的任务。

基于纳米颗粒的疗法缺乏成功的主要原因之一被称为蛋白冠。当药物通过静脉进入人体时，它接触的第一个生理区室是血液。血液中含有大量的数千种蛋白，其中很大一部分会吸附到药物上，并改变其基本上所有的合成特性，包括大小、分散性、聚集状态、生物靶向能力。这些蛋白赋予药物一个全新的生物学特性，不同于其最初的合成特性，这是细胞实际上最终看到的生物学特性。不受控制的蛋白纳米颗粒相互作用阻碍药物到达它应该到达的地方，导致治疗缺乏成功。

基于纳米粒子的疗法缺乏成功的另一个原因，涉及制造药物载体相关的基本方法。纳米治疗剂由三个主要部分组成：碱基、传感器分子和有效载荷。研究人员通常只是基于理论知识来混合和匹配配置。没有真正系统的测试确定最佳配置。在大多数情况下，这会导致大量的时间、金钱和资源浪费在效果不如最初预期的配置上。

药物载体开发的非系统方法，结合暴露于生理系统后蛋白的不受控制的吸附的问题，可以清楚地明白为什么基于纳米技术的治疗方法迄今为止尚未广泛实施。某些研究已经尝试使用诸如聚乙二醇化和两性离子纳米颗粒的技术来阻止蛋白吸附；然而，即使有这种轻微的“掩蔽效应”，仍然有一些蛋白吸附发生在载体表面，足以允许使与“生物学特性”相关的蛋白冠层形成，导致纳米粒子的合成特性被掩蔽。此外，到目前为止，除了使用理论知识来预测理想的载体构型，还没有开发任何系统化方法用于构建基于纳米颗粒的药物载体，以确保最理想的结果。

本发明解决了上述两个问题。通过结合在纳米尺度上的高通量鸟枪法蛋白组学和生物信息学，本发明所提出的方法使人们能够构建基于纳米颗粒的药物载体，这些药物载体能够利用蛋白冠作为优势而不是劣势，以系统的方式控制纳米颗粒-蛋白相互作用，以允许蛋白冠将所得复合物运输到其预期的生物位点。最初，评估了蛋白冠对于一个库的具有不同物理化学性质的石墨烯或氧化石墨烯衍生物的性质。随后，将一种新型数据挖掘算法用于寻找可能的蛋白，以募集到每种石墨烯衍生物的蛋白冠上，从而靶向指定生物位点的特定细胞。最后，设计了核酸-氧化石墨烯-抗体复合物，用于识别这些靶蛋白并利用其生理载体功能，然后对其在体外基因转染、细胞活力和细胞摄取方面的性能进行评估。总的来说，实现了一个基因载体开发的全新工作流程，并对其整体有效性进行了评估。所提出的工作流程在其应用中是通用的，因为其可以应用于任何纳米粒子库。这种新型、简化的过程需要4天来完成，并且相对便宜，其中得到的载体优于细胞内药物递送的常规黄金标准。

发明内容