[发明专利]压力介导的分子或微颗粒的细胞内输送

说明书

                      发明背景

本发明涉及促进活细胞细胞外物质的吸收。

细胞和分子生物学的研究已阐明在活细胞的膜内存在一个复杂的物理和生化环境。这些膜提供了一个复杂的半渗透屏障，使之在不同细胞类型中执行专门功能；所有活细胞的膜由脂类双分子层组成，它把生命发生的显微水空间分开。通过被动排除不能渗透细胞边界脂类双分子层的大和/或疏脂的(lipophobic)物质，或者利用专门蛋白通过细胞膜的分子或颗粒的主动控制的双向运动，所有的细胞调节它们细胞内空间的分子组成。一些这样的蛋白可以联合形成孔或通道，以提供进入细胞的普通通路或只允许进入特定元素。

原子、分子和显微颗粒导入细胞已变成生物科学家和医学临床医师的必要装置，并为他们仔细分析生命的细胞过程以及设计药理学策略以提高防止、诊断或治疗疾病的能力提供基础。细胞膜精细的功能本质经常对带电或大的分子的输送提出严峻的挑战，并因此限制这些物质在细胞内使用的潜在应用。此外只有通过细胞膜凹陷的过程例如内吞作用或胞饮作用，许多复杂物质才可以由细胞吸收。在大部分情况下，形成含有以前细胞外物质的内吞小泡，然后与含有严酷酶环境的溶酶体融合，产生内吞物质的消化分解。

                      发明简述

本发明的方法包括将物质输送至活细胞或细胞的细胞外环境，在细胞周围创造一封闭空间并在封闭空间内建立一提高的培养压力以足够加强细胞的物质吸收。物质大小范围为从小分子至微颗粒，对吸收它的细胞可以施加一系列的影响或行使一系列的功能。例如，物质可以是小分子(如药物)、糖、脂肪酸或脂肪酸衍生物，或蛋白(如抗体、酶，或激素)。细胞能在体外、在组织或器官中存在，或形成活生物体如哺乳类例如人的一部分。

相应地，本发明的目的是在靶细胞或细胞群内诱导比预期的或已实现的更大程度的显微或分子种类的细胞内吸收。因而此方法可用以促进大量物质的细胞内输送(而此物质正常情况下只小量地由细胞吸收)或允许物质由细胞吸收，否则此物质在细胞外环境中被细胞膜排除在外。本发明使靶群体被吸收的细胞比例更大，因而吸收更有效，并允许靶向特定器官或组织。使用本发明的方法进行的细胞内输送在不引起组织损伤(如扩张)或创伤并且不对细胞有潜在毒性上也有好处。此外，在许多情况下，本发明的细胞内输送方法在无需溶酶体隔室化下提供一种向细胞质输送的方法，因而提供一种保护，使输送的物质免受溶酶体酶的破坏。此方法也可以加强物质通过细胞内屏障的运动，进入空间如细胞核。

本发明其它特征和优点从具体描述、附图和权利要求上将体现出来。

                   附图简述

图1-A描述本发明的输送系统。图1-B表示含有要传递物质的溶液向血管输送之前，缚在血管自由末端的图1-A系统。图1-C表示含有要传递物质的溶液向血管内皮输送过程中图1-B的系统和血管。图1-C′表示含有要输送物质的溶液向血管内皮和外表面输送过程中图1-B的系统和血管。

图2表示向定义为加压封闭空间边界部分的部分血管的输送。

图3-A描述向血管的细胞内输送物质的另一种方法。图3-B表示图3-A的血管，其中血管被机械加压。

图4-A描述适于将含有要输送物质的溶液输进血管的两气囊导管。图4-B表示具有充气状态气囊的图4-A的导管。图4-C表示具有气囊以及将含有要输送物质的溶液输送到血管壁的内部小管的导管系统。

图5A表示向器官中血管的输送。图5-B表示对器官加压的气囊导管的应用。

图6表示含有加压室的输送系统。

图7-A表示根据本发明对转染的人隐静脉转染效率所施压力的函数。图7-B表示防扩张护套对FITC-ODN转染的人隐静脉转染效率的影响。图7-C表示IL-6反义ODN转染进人隐静脉后IL-6蛋白合成的抑制。

图8-A表示IL-6反义ODN转染进第一个实验对象的人隐静脉后IL-6mRNA合成的抑制。图8-B是与图8-A相似的对第二个实验对象的图形。图8-C是与图8-A相似的对第三个实验对象的图形。

图9-A表示通过荧光显微镜测定的对兔颈动脉体内转染的转染效率。图9-B表示用编码荧光虫虫荧光素酶的DNA体内转染兔颈动脉后对对照、健康的、及动脉粥样硬化的细胞的虫荧光素酶活性。

图10表示对根据本发明的方法体外转染的大鼠血管平滑肌细胞的转染效率。

图11表示对用含有编码荧光虫虫荧光素酶基因的质粒DNA所灌注大鼠肾的虫荧光素酶活性。