核苷磷脂类化合物及其化学合成方法和在核酸递送中的应用技术

本发明专利技术公开了一种核苷磷脂类化合物及其化学合成方法和在核酸递送中的应用。所述核苷磷脂化合物为亲水的核苷酸头部及疏水的甘油烷基醚构成的阴离子型两亲性分子，结构如下通式I、3i或3j所示。该类分子中的核苷碱基可以与目标核酸的碱基形成氢键及发生π

【技术实现步骤摘要】
核苷磷脂类化合物及其化学合成方法和在核酸递送中的应用


[0001]本专利技术涉及一种阴离子型两亲性核苷磷酸甘油烷基醚脂(简称“核苷磷脂”)类化合物及其化学合成方法。其能够自组装形成球形纳米结构，并通过氢键及π
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π堆叠作用与核酸碱基相结合，可用于多种寡核苷酸转染及递送。经化学修饰优化，本专利技术所获得的产品具有理化性质相对稳定、细胞膜穿透性良好等优点，能够广泛用于抗肿瘤、抗病毒核酸药物研究。本专利技术属于生物医药


技术介绍

[0002]基因治疗因其特殊的作用机制及治疗潜力而受到广泛关注，目前已有8种反义寡核苷酸(ASOs)获得FDA批准上市[Annu.Rev.Med.2019,27(70),307
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321.Brain.2020,143(2),407
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429]。然而寡核苷酸具有较高的分子量、亲水性和电负性，导致其普遍难以穿透细胞膜[Cell Mol.Life Sci.2014,71(8),1417
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1438.Org.Biomol.Chem.2017,15(24),5161
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5170]。为克服核酸跨膜障碍，多种载体被开发用于基因药物传递，如脂质体、聚合物、树状大分子、多肽、外泌体等(Crit.Rev.Oncol.Hematol.2016,98,159
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169)。虽然阳离子载体转染核酸效率较高，但是过量的阳离子易导致高细胞毒性、血清蛋白非特异性结合、生理条件下吸附循环过程中负电基团等问题[Gene Ther.1999,6(4),643
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650]，在临床应用中阳离子递送系统的生物安全性一直受到广泛质疑。
[0003]将核苷类药物与亲脂性基团偶联，从而改善药物的脂水分配系数，能够增强细胞膜的通透性[Eur.J.Pharm.Biopharm.2011,79(3),612
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620.J.Control.Release2010,147(2),163
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170]。在无明显毒副作用前提下，抑制多种癌细胞的增殖能力[Chem.Biodivers.2013,10(12),2235
‑
2246.Int.J.Pharm.2009,381(1),40
‑
48.Chem.Biodivers.2014,11(3),469
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482]。此外有研究表明，核苷(酸)脂质衍生物可高效插入到人工脂膜之中，用于脂质体表面功能化修饰或疏水性药物递送[Chem.Biodivers.2013,10(12),2209
‑
2220.J.Org.Chem.2015,11,913
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929]。该类脂材可以自聚集和官能化，以不同的水/乙醇比例形成多种多样的超分子结构[Eur.J.Med.Chem.2012,57,429
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440.Eur.J.Pharm.Biopharm.2015,96,89
‑
95.Chem.Commun.(Camb)2015,51(3),469
‑
472]。因此在目前研究中，基于核苷磷脂的转染试剂广泛用于6
‑
羧基荧光素、Ru(III)盐、量子点(QDs)等研究[ACS Appl.Mater.Inter.2013,5(13),6232
‑
6236.Dalton.Trans.2013,42(48),16697
‑
16708.Mutat.Res.2013,750(1
‑
2),129
‑
138]。
[0004][0005]由于分子间氢键作用是核苷磷脂自组装的重要驱动力[Int.J.Pharm.2008,350(1
‑
2),330
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337]，核苷磷脂类递送系统在基因递送方面有许多突出特点(New J.Chem.2013,37(4),1122
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1127)。有研究表明，月桂酰尿苷(LU)的碱基头部可通过氢键作用与核酸特异性或非特异性结合[Colloids Surf.B.Biointerfaces 2016,137,203
‑
213.Soft.Matter.2015,11(10),1973
‑
1990.Langmuir 2010,26(23),18415
‑
18423.Colloids Surf.B.Biointerfaces 2011,82(2),277
‑
282]。此外，Taib及其合作者研究发现，与天然的二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)双膜相比，核苷磷脂因额外的碱基相互作用而更加紧凑和有序[Langmuir 2012,28(19),7452
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7460]。Ceballos等人进一步将非天然核苷(3
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硝基吡咯)用作递送系统，探讨了核苷磷脂载体在siRNA细胞转染方面的应用。实验发现该两亲性化合物可以高效递送siRNA进入肿瘤细胞并抑制靶蛋白的表达，而对正常细胞不产生细胞毒性[Bioconjugate Chem.2009,20(2),193
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196]。与阳离子脂质体相比，阴离子核苷磷脂(DP
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Cyt)可以更有效的压缩多聚核酸纳米结构[J.Colloid Interface Sci.2012,365(1),184
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190]。更重要的是，钙离子(Ca
2+
)通过钙桥介导核苷磷脂(POP
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Ade/POPC)与单链核酸磷酸之间的相互作用[J.Colloid Interface Sci.2012,373(1),57
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68]。基于核苷磷脂的复合脂质体(POP
‑
Ade/POPC/POPE)包载DNA后，可与细胞膜融合形成茎状(stalk
‑
like)结构，并在细胞内高效释放负载分子[Nat.Struct.Mol.Biol.2008,15(7),707
‑
713.Soft.Matter.2014,10(1),39
‑
43]。然而，这些研究仅探讨了特定核苷与核酸之间的相互作用关系，未能进一步探讨核苷脂材的结构对核酸转染效率的影响。本专利技术合成了一系列不同化学结构的核苷磷脂用于寡核苷酸递送研究，对理解核苷脂材
‑
核酸相互作用变化，药物的结合、释放过程意义重大。迄今未见核苷磷脂不同化学结构对核酸转染效率影响的具体研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一是提供一类带有不同电荷及功能化基团的新型核苷磷脂类化
合物；
[0007]本专利技术的目的之二是提供上述核苷磷脂类化合物的化学合成方法；
[0008]本专利技术的目的之三是提供上述核苷磷脂类化合物作为载体在寡核苷酸递送及癌症治疗上的应用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核苷磷酸甘油烷基醚脂类化合物，其特征在于，所述的化合物为亲水的核苷酸头部及疏水的甘油烷基醚构成的阴离子型两亲性分子，结构如下通式I、3i或3j所示：其中，通式I化合物中，B选自胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和腺嘌呤(A)；X选自S、O或Se；R1选自H、OH、F或OMe；R2选自8
‑
25碳长度的饱和、不饱和脂肪链。2.根据权利要求1所述的核苷磷酸甘油烷基醚脂类化合物，其特征在于，通式I化合物中，B选自胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)或尿嘧啶(U)。3.根据权利要求1所述的核苷磷酸甘油烷基醚脂类化合物，其特征在于，通式I化合物中，R2选自C
12
H
25
、C
14
H
29
、C
16
H
33
、C
18
H
37
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振军，潘宇飞，马元，赵文婷，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：