間充質干細胞工程化的DNA納米結構構建及其在小鼠肺組織靶向遞送中的應用

李卓婷，尚穎旭，汪海燕，蔣 喬，丁寶全，李 靜*，趙春華*

1.中國醫學科學院基礎醫學研究所 北京協和醫學院基礎學院 組織工程中心，北京 100005；2.國家納米科學中心 中國科學院納米科學卓越創新中心 中國科學院納米系統與多級次制造重點實驗室，北京 100190

DNA折紙納米結構(DNA origami nanostructures,DONs)是由核酸鏈通過堿基互補配對形成的穩定自組裝結構。通常由長DNA骨架鏈(M13噬菌體基因組DNA),與數百條短鏈DNA(訂書釘鏈和捕獲鏈)精確互補配對,組裝為預先設計的幾何結構[1]。DONs能夠高效裝載小分子化學治療(化療)藥物、多肽、蛋白質等多種藥物,實現藥物的靶向遞送和可控釋放,具有十分廣闊的前景[2]。

間充質干細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)具有免疫調節和損傷修復的作用,能夠調控生理病理過程、治療多種疾病[3]。以急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)為例,MSCs能夠通過抗感染、抗凋亡和促血管生成,避免肺部和遠端器官損傷[4]。MSCs靜脈輸注后會優先快速分布到肺組織,隨后向損傷組織遷移或被清除[5]。這種肺部富集特性[6],使得MSCs能夠作為“細胞載體”攜帶其他功能組分靶向至肺組織。

本研究利用代謝糖工程[7],將單鏈DNA共價連接于MSCs細胞膜表面。進而將DONs定位于MSCs細胞膜上,獲得膜上修飾DONs的MSCs(DONs@MSCs)(圖1)。靜脈注射后的DONs@MSCs能夠靶向遞送到肺組織,為DONs后續用于肺部疾病治療提供策略。

圖1 DONs修飾間充質干細胞(MSCs)示意圖

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 細胞與動物:人脂肪間充質干細胞(adipose-derived mesenchymal stem cells, AMSCs)從吸脂術患者廢棄的脂肪組織中分離獲得。本研究經北京協和醫學院基礎醫學研究所倫理委員會批準,供者均簽訂知情同意書;8周雄性SPF級C57BL/6小鼠[斯貝福(北京)生物技術有限公司]。……