纳米氧化石墨烯的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种纳米氧化石墨烯用于预防和治疗神经退行性疾病的应用。本发明专利技术首次公开了纳米氧化石墨烯对于细胞自噬和蛋白泛素化的作用机制，为神经退行性疾病的预防和治疗提供了一种新途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米生物技医学
，具体地说，是关于一种。
技术介绍
石墨烯一种单原子厚度的二维结构碳基材料，因其具有的独特的电学、化学、及物理学特性，在生物医学领域吸引着越来越多的关注。自发现起就引起碳质材料研究的热潮，而其氧化物氧化石墨烯结构中-0H、-C00H、环氧基团的引入，改善了其分散性、亲水性及与聚合物等的兼容性等，丰富了其表面化学活性。加之其具有较大的比表面积，较好的亲水性和较低的毒性，推动了它在生物成像、细胞内探针、促细胞生长和分化、基因和药物运输、光热治疗等领域的应用，从而进一步推动了氧化石墨烯在生物医学领域更深入的研究。神经退行性疾病作为一种神经性疾病，伴随着全球人口的老龄化呈加重趋势。其发病原因是神经元进行性变性死亡，导致人体中枢神经系统等受损，主要影响患者的认知功能和运动功能，致残、致死率极高，给患者家庭和社会带来极大的心理和经济负担。异常蛋白的聚集是一些神经退行性疾病共同的特征，比如阿尔茨海默病(AD)，帕金森氏病(PD)和亨廷顿舞蹈症(HD)等。其中亨廷顿舞蹈症是在其疾病基因的编码区出现超过35个拷贝的(CAG)重复序列。这就导致在亨廷顿蛋白的N端出现了异常多聚谷氨酰胺聚集区，后者能够激活caspase细胞凋亡通路，同时也可以被caspase切割形成小片段被运至核内，在核内聚集，造成细胞毒性。因此有效清除这些毒性突变蛋白及异聚体对于治疗神经退行性疾病显得尤为重要。野生型的多聚谷氨酰胺蛋白可被泛素化降解系统清除，但是突变的多聚谷氨酰胺聚集体，由于尺寸较大，不能被泛素化降解系统降解。自噬-溶酶体降解通路是细胞内的另一种蛋白质量控制系统。它是细胞内的一种“自食(Self-eating)”现象，是指由膜(来源目前有争议，大部分表现为双层膜，有时多层或单层)包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物，为细胞的重建、再生和修复提供必须原料，以实现细胞稳态和细胞器的更新。泛素化蛋白酶体降解系统主要选择性的降解细胞内部短时程的泛素化的细胞溶胶或者细胞核蛋白；而自噬则不同，他可以降解细胞内部长时程存在的蛋白、损伤的细胞器或者大尺寸的异聚蛋白，而自噬水平的降低将会导致细胞内这种错误折叠蛋白的增加，从而导致相关多种疾病如心脏病、神经退行性等疾病的发生。因此，对细胞自噬水平进行人为调控有望在癌症、心脏病、神经退行性疾病等重大疾病的诊疗中得到广泛应用。目前，对于通过调控自噬清除异聚体在神经退行性疾病的治疗研究主要集中在小分子或基因调控自噬水平。例如通过自噬诱导剂雷帕霉素或转染自噬相关基因的siRNA(CN102869775A) (CN200680006130)、褪黑素(CN201280027335)、TFEB 磷酸化抑制剂(CN201280012191)、TFEB变体蛋白(CN201280012155)等来上调自噬清除异聚体的能力。但是这些自噬增强剂在用于神经退行性疾病治疗的同时，会带来一定的副作用。目前越来越多的报道显示纳米材料可作为有效的自噬诱导剂提高细胞自噬水平，而对于纳米材料是否能够通过上调自噬从而促进异聚体的清除及清除机制的研究目前还知之甚少。
技术实现思路
本申请的专利技术人致力于纳米级氧化石墨烯对于神经退行性疾病治疗及其机理方面的研究，经过长期的研究发现，纳米氧化石墨烯可以提高细胞内总蛋白的泛素化水平，并能与泛素化蛋白包括泛素化蛋白异聚体结合，以及通过诱导细胞自噬促进细胞内蛋白异聚体的清除。由于纳米级氧化石墨烯诱导的细胞自噬以及其更倾向于与泛素化蛋白结合的特性均对于神经退行性疾病具有治疗与预防的作用，因此，可用于治疗和预防神经退行性疾病。基于此，本专利技术的目的就在于提供一种纳米氧化石墨烯用于预防和治疗神经退行性疾病的应用。根据本专利技术的优选实施例，所述氧化石墨烯通过促进细胞内蛋白异聚体的清除来预防和治疗神经退行性疾病。进一步的，所述促进细胞内蛋白异聚体的清除是通过诱导自噬的方式。 根据另一个优选实施例，所述促进细胞内蛋白异聚体的清除是通过增强细胞内蛋白泛素化的方式。进一步的，所述增强细胞内蛋白泛素化是与泛素化蛋白结合。本专利技术首次公开了纳米氧化石墨烯对于细胞自噬和蛋白泛素化的作用机制，为神经退行性疾病的预防和治疗提供了一种新途径。【附图说明】图1为氧化石墨烯(GO)的表征图，其中，图1A为大尺寸GO的原子力显微镜(AFM)图，IB为小尺寸GO的原子力显微镜(AFM)图，IC为不同尺寸GO的动态光散射(DLS)图，ID图为GO的紫外-可见光谱分析(UV-Vis)，IE图为GO的傅里叶红外光谱分析(FTIR)。图2为纳米GO促进变GFP融合表达的异亨廷顿蛋白(GFP-Htt (Q74))的清除效果图，其中图2A是在GFP-Htt (Q74) /PC12细胞中纳米GO促进GFP-Htt (Q74)蛋白清除的荧光图，图2B是对应的western图，图2C和2D分别是纳米GO促进GFP-Htt (Q74)蛋白清除的浓度梯度和时间梯度效应图，图2E是不同大小尺寸对可溶性和非可溶性GFP-Htt (Q74)蛋白清除的效果图。图3显示了 GFP-Htt (Q74)蛋白的清除是依赖于自噬途径而不是UPS途径，其中图3A为自噬上游抑制剂Wortmannin和蛋白酶体抑制剂MG132对纳米GO促进GFP-Htt (Q74)蛋白清除作用的荧光效果图，图3B为对应的western图，图3C和3D分别为自噬下游抑制剂Baf Al对纳米GO促进GFP-Htt (Q74)蛋白清除作用的western和荧光效果图，图3E为Atg5基因敲除效果图，图3F为Atg5基因敲低后纳米GO促进GFP-Htt(Q74)蛋白清除作用的western效果图。图4为在HeLa和GFP-Htt (Q74) /PC12细胞中纳米GO诱导自噬体积累的效果图，其中，图4A为纳米GO诱导细胞自噬形成GFP-LC3荧光点状聚集图，图4B为GFP-LC3与酸性物质和溶酶体发生共定位效果图，图4C为细胞内自噬体、自噬溶酶体和内吞材料的电镜图，图4D和4E分别为纳米GO引起HeLa和GFP-Htt (Q74) /PC12细胞II型LC3增加的western效果图，图4F和4G分别为纳米GO引起HeLa和GFP-Htt (Q74) /PC12细胞II型LC3增加的浓度梯度western效果图。图5显示了纳米GO诱导完整细胞自噬流，但没有p62降解，其中图5A为p62不降解western效果图，图5B和5C分别为GFP-Htt (Q74) /PC12和HeLa细胞自噬流效果图，图5D为游离GFP释放效果图。图6显示了纳米GO促进GFP-Htt (Q74)蛋白清除机制，其中，图6A为纳米GO引起GFP-Htt (Q74)蛋白泛素化增加结果图，图6B为PYR-41降低细胞内泛素化水平效果图，图6C为PYR-41降低细胞内GFP-Htt (Q74)蛋白泛素化效果图，图6D为PYR-41降低纳米GO对GFP-Htt (Q74)蛋白清除能力效果图，图6E为纳米GO更倾向结合细胞内泛素化蛋白效果图，图6F为更倾向结合泛素化GFP-Htt (Q74)蛋白效果图。【具体实施方式】以下结合具体实施例对本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米氧化石墨烯的应用，其特征在于，用于预防和治疗神经退行性疾病。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温龙平，金佩佩，张云娇，饶照明，魏鹏飞，
申请(专利权)人：福建龙生生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35