一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统及其构建方法与应用技术方案

本发明专利技术提供了一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统及其构建方法与应用。所述靶向载药系统包括由7条DNA探针组装而成的DNA四面体、T4 DNA连接酶、sgc8核酸适配体和蒽环类抗癌药物。该靶向载药系统具有良好的血清稳定性、靶向选择性，且具有超高载药量，能够选择性地将抗癌药物递送至靶细胞并杀死癌细胞，在抗癌治疗方面显示出巨大潜力。此外，DNA四面体纳米团簇表面的核酸适配体会在运输过程中被非特异性降解，而内部的核酸适配体能够移动到表面以补偿表面核酸适配体的降解，进一步维持纳米团簇的特异性，该组装方式可保证载药系统在递送过程中一直具有优异的靶向效果。递送过程中一直具有优异的靶向效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统及其构建方法与应用


[0001]本专利技术属于生物技术和生物医药
，具体涉及一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统及其构建方法与应用。

技术介绍

[0002]众所周知，化疗药物广泛用于癌症治疗。虽然化学疗法是癌症治疗最广泛的临床方法之一，但化学治疗剂对健康组织和器官的脱靶毒性阻碍了其进一步的临床应用。理想的生物相容性、高载运能力和在肿瘤部位的充分积累是有前景的化疗药物递送载体的三个先决条件，以确保药物在肿瘤组织中的高浓度并减少脱靶效应。尽管完全由具有天然生物相容性、高度可编程性和可忽略免疫原性的DNA制成的纳米结构作为抗癌药物递送载体显示出巨大的潜力，但目前的DNA纳米结构载体由于其相对较低的载药效率和对内源性核酸酶的固有敏感性，可能导致体内早期药物泄漏和/或肿瘤靶向能力丧失。因此，开发具有细胞类型特异性识别能力、药物高负载率并且可以响应肿瘤微环境中释放药物的理想疗法是当务之急。
[0003]作为一种天然存在的生物大分子，DNA具有高度的水溶性和生物相容性。由于其独特的 Watson
‑
Crick碱基配对特征、易于合成和结构明确，DNA可作为自组装的理想元件，能够可控组装成一维、二维和三维（1D、2D 和 3D）的纳米结构。由于DNA组件的聚合物性质，通过改变粘性末端碱基对的数量和调节ssDNA和dsDNA的结合，可以很容易地调整DNA组件的柔韧性和刚性。通过其固有的识别能力，非特异性摄取或通过靶向性基团的功能化，将这些 DNA 纳米结构用做药物传递载体在诊断和治疗方面也取得了相当大的研究进展。此外，初步研究表明，致密的DNA纳米结构（如DNA四面体）具有更强的抗核酸酶降解能力，并具有更好的细胞摄取特性。然而，核酸纳米载体在有效递送药物方面仍存在一些不足之处，如缺乏肿瘤靶向活性。到目前为止，研究人员已经开发出用于靶向药物传递的各种配体，其中包括抗体、多肽、小分子和适体。与广泛使用的抗体相比，适体具有生产成本低、免疫原性和毒性低、组织渗透速度快、结合亲和力高等优点，是常规化疗药物靶向运输的理想选择。核酸适体是一种短的单链寡核苷酸，具有独特的分子内构象和对同源靶标的特异性识别能力。更有趣的是，核酸适体可以很容易地整合到DNA纳米结构中，而不需要任何化学修饰。在这方面，已经有不少适体整合的DNA纳米结构被提出用于靶向给药，以提高疗效和减少副作用。
[0004]目前，基于DNA纳米结构的药物传递主要针对癌细胞。作为一种很有前途的药物输送候选材料，DNA纳米结构可以很容易地通过膜屏障，其具有一系列优异的特征，其中包括：（1）可预测和明确的结构；（2）较高的药物负载能力；（3）优良的生物相容性；（4）生理条件下结构稳定；（5）能够被细胞内在化。凭借这些优势，DNA纳米结构已被用于构建体内和体外的化疗药物装载平台。核酸纳米结构的药物输送系统的独特特点是模块化，这意味着核酸纳米对象的大小和修饰（配体或药物分子）在其上或其中的位置可以在纳米级精确控制，核酸对象的形状和灵活性也可以微调。正是这种模块性使得核酸纳米技术成为一个强大的平
台，能够以可控的方式引入许多方面，用于靶向抗癌药物的精准递送。
[0005]基于上述原因，我们设计了一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统，它由多层堆叠的小DNA构建块（DNA四面体单元）与多价核酸适体和物理插入层的化疗药物组成，以特异性、高效的靶向肿瘤。该靶向载药系统组装过程可控，其中DNA四面体纳米团簇的尺寸均匀、稳定性好。该靶向载药系统由于加载了核酸适体可以选择性靶向靶细胞，并且可以针对不同的靶细胞设计不同的靶向适体。该靶向载药系统具有高载药量，可以精准控制治疗药物的配比，而且在正常生理环境中长期稳定，能够选择性的在肿瘤微环境中释放。该靶向载药系统由于加载了抗癌药物，能够选择性地将抗癌药物递送至靶细胞并杀死癌细胞，在抗癌治疗方面显示出巨大潜力。除此之外，DNA四面体纳米团簇表面的核酸适配体会在运输过程中被非特异性降解，而内部的核酸适配体能够移动到表面以补偿表面核酸适配体的降解，进一步维持纳米团簇的特异性，该组装方式可以保证载药系统在递送过程中一直具有优异的靶向效果。综上，本专利技术所构建的基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统具有设计和制备简单、生物相容性好、负载能力高、选择性识别等优势，这使得基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统成为多功能生物成像和药物输送的一个有效平台。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于基于DNA四面体基本单元来制备DNA纳米团簇的精准靶向载药系统，进而提供一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统及其制备方法与应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术首先提供了一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统，所述的载药系统是由由七条DNA探针组装而成的DNA四面体（其中有6条DNA探针在DNA序列的5
’
端修饰磷酸化基团）、T4DNA连接酶、sgc8核酸适配体探针和抗癌药物组成；所述抗癌药物为蒽环类等抗癌药物；所述的用于组装DNA四面体的七条DNA探针如下：DNA四面体组装探针1（T1）：5
’‑
p
‑
AGGAGATACACGATTACAGCTTGCTACACGATTCAGACTTAGGAATGTTCGATCAGGCAGGGTCCAAT
‑3’
，DNA四面体组装探针2（T2）：5
’‑
p
‑
GCAGTTGACACGAACATTCCTAAGTCTGAAATTTATCCATCGCCATAGTAGACCTATCACCGTGGAAG
‑3’
，DNA四面体组装探针3（T3）：5
’‑
ATGGACCATCTCGAGACATATTTCGTGTAGCAAGCTGTAATCGACTCTACCCTAAGTAAGCAAGACACAACTACTATGGCGATGGATAAA
‑3’
，DNA四面体组装探针4（T4）：5
’‑
p
‑
TAAGCCAGCCATAAGTCAGTATCTCCTATTGGACCCTGCCTGAACACTGATCCG
‑3’
，DNA四面体组装探针5（T5）：5
’‑
p
‑
GCGAGTATGGAGTCAACTGCCTTCCACGGTGATAGGATCGAATGCTGGATACGT
‑3’
，DNA四面体组装探针6（T6）：5
’‑
p
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CAGCATTCGAAGTCCAGTTTCTGGACATGTGTCTTGCTTACTTAGGGTAGAGAACCACGTTTCGTGGTAGACTTATGGC
‑3’
，DNA四面体连接探针（LS）：5
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p
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TGGCTTACGGATCAGTGAACCATACTCGCACGTATC<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统，其特征在于：所述的靶向载药系统包括DNA四面体、T4DNA连接酶、sgc8核酸适配体探针和抗癌药物；所述的DNA四面体由如下7条DNA探针组装而成：T1：5
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p
‑
AGGAGATACACGATTACAGCTTGCTACACGATTCAGACTTAGGAATGTTCGATCAGGCAGGGTCCAAT
‑3’
，T2：5
’‑
p
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GCAGTTGACACGAACATTCCTAAGTCTGAAATTTATCCATCGCCATAGTAGACCTATCACCGTGGAAG
‑3’
，T3：5
’‑
ATGGACCATCTCGAGACATATTTCGTGTAGCAAGCTGTAATCGACTCTACCCTAAGTAAGCAAGACACAACTACTATGGCGATGGATAAA
‑3’
，T4：5
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p
‑
TAAGCCAGCCATAAGTCAGTATCTCCTATTGGACCCTGCCTGAACACTGATCCG
‑3’
，T5：5
’‑
p
‑
GCGAGTATGGAGTCAACTGCCTTCCACGGTGATAGGATCGAATGCTGGATACGT
‑3’
，T6：5
’‑
p
‑
CAGCATTCGAAGTCCAGTTTCTGGACATGTGTCTTGCTTACTTAGGGTAGAGAACCACGTTTCGTGGTAGACTTATGGC
‑3’
，LS：5
’‑
p
‑
TGGCTTACGGATCAGTGAACCATACTCGCACGTATC
‑3’
；所述的sgc8核酸适配体探针为：5
’‑
TATGTCTCGAGATGGTCCATTTTTTATCTAACTGCTGCGCCGCCGGGAAAATACTGTACGGTTAGA
‑3’
；所述的抗癌药物为蒽环类抗癌药物。2.一种构建权利要求1所述的基于DNA四面体纳米团簇的靶向载药系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于DNA四面体的靶向DNA纳米团簇材料的构建：S1
‑
1：将浓度均为10
µ
M的DNA探针T1~T6和LS各取0.5
µ
L，与2.5
µ
L10
×
T4DNA连接酶缓冲液和18
µ
L超纯水共同加入到0.5mL离心管中，使用微量移液器混合均匀；S1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴再生，王伟军，高艳莎，陈雅鑫，林梦玲，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：