[发明专利]一种靶向调控白色脂肪棕色化的DNA纳米花药物制备方法

说明书

本发明公开了靶向调控能量代谢的DNA纳米花药物及其制备方法与应用，该药物由脂肪细胞靶向的DNA纳米花NF（Nano Flowers）和大蒜素A（Allicin）组成。大蒜素通过多种相互作用力与核酸发生作用并结合在DNA纳米花表面；生成的DNA纳米花具有脂肪细胞靶向性和大蒜素高效装载能力。本发明的DNA纳米花药物，对脂肪细胞有很好的靶向性，相比较于单链DNA适配体，形成的DNA纳米花对脂肪细胞的靶向能力更强且稳定性更高，可以特异性的进入脂肪细胞；而大蒜素具有很好的调节能量代谢能力，可调控白色脂肪棕色化，两者结合后，可以特异性的递送大蒜素进入脂肪细胞，因而构建的DNA纳米花药物可以起到靶向到肥胖组织精准调控能量代谢的目的且具有较高的生物安全性。

技术领域

本发明属于生物纳米药物技术领域，具体涉及一种靶向调控白色脂肪棕色化的DNA纳米药物及其制备方法与应用。

背景技术

肥胖已被世界卫生组织认定为世界上最严重的公共卫生疾病，严重影响人民生活质量，诱导各类重大疾病及并发症。目前，对于肥胖的临床治疗策略及临床研究主要通过控制人体能量摄取、吸收以及机体的新陈代谢等途径进行的。但是，目前关于肥胖的抵制策略效果欠佳，且存在明显的个体差异性。同时，绝大多数抗肥胖药物常常引起严重的副作用，从而导致治疗的失败，严重时甚至威胁到患者的生命安全。因此，发展安全、有效的、通用的肥胖及其并发症的治疗策略对于提高患者生活质量，降低能量代谢失调所引发的重大疾病产生具有非常重要的意义。科学家发现随着机体对营养物质的过量吸收，过多的能量不断在白色脂肪中积累，就会导致肥胖及代谢失调。因此，可以通过激活棕色脂肪组织，增加能量产出，来燃烧储存的脂肪以达到改善能量代谢的目的。

白色脂肪组织和棕色脂肪组织在调节能量平衡方面发挥重要作用。白色脂肪组织以脂滴的形式存储能量，当能量摄入超过能量消耗时，脂肪组织积累引起肥胖。棕色脂肪组织依赖其线粒体内膜上的解耦联蛋白1（uncoupling protein 1，UCP1)以产热的方式消耗能量。然而，棕色脂肪在成人体内表达量很低，通过刺激白色脂肪细胞产生棕色样脂肪细胞，激活后的棕色样脂肪细胞表达UCP1和生热基因的能力显著高于棕色脂肪。与棕色脂肪发挥功能相关的信号通路主要有棕色脂肪细胞分化形成、产热、线粒体生物合成、脂肪酸代谢等通路。其中，与能量代谢密切相关的基因包括Ucp1, Cpt1, Pgc1家族基因等。KLF15在脂肪细胞中高度表达，并且在棕色脂肪细胞分化过程中起重要作用，可能与激活UCP1的表达有关。PGC-1α能够促进线粒体的生物合成，调节适应性产热。AMPK（AMP-activatedprotein kinase）即AMP依赖的蛋白激酶，是生物能量代谢调节的关键分子，控制PGC-1α的表达和线粒体生物合成。CPT1是存在于线粒体内膜的一类酰基转移酶，在转运脂肪酸通过线粒体内膜的过程中起重要作用，被公认为决定脂肪酸氧化速率的有效因子。因此，通过DNA纳米花装载大蒜素靶向到脂肪组织，促进白色脂肪棕色化，通过激活相关基因或蛋白表达，上调线粒体生物合成、提高产热能力来调控能量代谢，是对抗代谢失调，缓解肥胖的有效策略。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物安全性高，结构稳定性好、尺寸可调，且具有靶向脂肪细胞，调节能量代谢作用的DNA纳米药物及其制备方法与应用。

本发明这种脂肪细胞靶向的DNA纳米药物，由脂肪细胞靶向的DNA纳米花和大蒜素通过1）与胸腺嘧啶分子结合；2）嵌入核酸小沟内；3）与含氮碱基上正电荷的静电相互作用结合而成；生成的DNA纳米花具有脂肪细胞靶向性和大蒜素高效装载能力，装载大蒜素后其与大蒜素的浓度比可达到1:1000～10000，对大蒜素具有高效装载能力。所述的脂肪细胞靶向的DNA纳米花平均尺寸为0.6～1 μm。

所述的脂肪细胞靶向的DNA纳米花，包含如SEQ ID NO:1所示的DNA适配体序列重复单元，该序列通过与金属镁离子堆积形成片层状的DNA纳米花结构，装载大蒜素后，具有一定地抵抗体内复杂环境降解能力。

本发明这种脂肪细胞靶向的DNA纳米花的制备方法，包括以下步骤：