本技术涉及一种新型生物医用材料,即靶向JAK1基因的双质粒纳米颗粒和可溶性微针。该纳米颗粒由聚(β-氨基酯)和质粒DNA组成,旨在提高基因治疗的效率和安全性。
背景技术
特应性皮炎(AD)是一种慢性复发性皮肤病,临床表现为皮肤病变和过敏。AD主要由遗传、免疫和环境因素引起,导致皮肤屏障功能受损,炎症介质失调,出现瘙痒、肿胀、皮疹等症状。AD患者频繁的瘙痒和抓挠会导致睡眠障碍,严重影响患者的生活质量。目前AD的治疗策略包括润肤剂修复皮肤屏障、局部钙调磷酸酶抑制剂或皮质类固醇抗炎治疗、光疗、全身免疫抑制剂和生物疗法。然而,这些方法在疗效、副作用、患者依从性和安全性方面存在局限性。
基因治疗是现代医疗体系中的新兴技术之一,其中CRISPR技术可以对基因组进行精确、高效的操作,已应用于基础研究、基因治疗和农业等领域。CasRx是属于CRISPR/Cas系统家族中一种RNA靶向的基因编辑工具,相对于RNA干扰的方法,CasRx介导的敲低在多种内源性转录物中表现出良好的效率和特异性。
然而,将基因组编辑系统有效地传递到目标细胞仍然是一个巨大的挑战。CRISPR/Cas基因编辑系统有物理方法、病毒载体和非病毒载体三种递送方式。电穿孔、流体动力注射、显微注射等多种物理方法已成功应用于CRISPR/Cas9的递送,但这些方法难以维持细胞功能和实际应用。腺病毒(Adenovirus,AV)、腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)和慢病毒(Lentivirus,LV)等病毒载体被广泛探索用于体外和体内高效递送CRISPR/Cas9系统,但它们的安全性和装载能力很难满足临床需求。非病毒载体包括脂质、聚合物材料、金纳米颗粒、氧化石墨烯、金属有机框架、细胞穿透肽、黑磷纳米片、DNA纳米结构等,这些非病毒载体用于CRISPR/Cas基因编辑系统时,其生物安全性、装载能力和修饰后的靶向能力等与物理方法和病毒载体相比,具有很大的潜力,能够推动CRISPR/Cas基因编辑系统的发展与应用。
公开号为CN114984248A的中国专利文献公开了一种用于递送CRISPR/Cas系统的包裹纳米金颗粒的双响应核-壳树状大分子,该发明递送CRISPR/Cas系统的载体为核壳结构材料,该核壳结构材料以乳糖酸修饰且内部包裹纳米金颗粒的第五代聚酰胺-胺树状大分子为核,四溴甲基苯硼酸修饰的第三代聚酰胺-胺树状大分子为壳。
全身基因治疗存在许多问题,如口服给药存在首过效应,静脉注射到达血液循环后存在酶降解,全身给药存在特异性差等问题,经皮给药的基因治疗方式能够有效避免这些缺陷。皮肤作为人体最大的器官,具有大量的淋巴细胞、角质形成细胞、树突状细胞和T细胞,是基因治疗的合适部位。但皮肤作为人体的第一道防线,对于生物大分子的吸收和核酸药物的有效递送也存在局限性。有研究表明即使是严重受损的皮肤,纳米颗粒的局部给药也很难穿透皮肤角质层。微针经皮给药可以弥补传统经皮给药方式的不足。微针给药能够穿透皮肤角质层但不会刺激到痛觉感受器,从而安全无痛地增加药物的渗透性,促进靶组织对药物的吸收。此外,微针经皮给药可以应用于多种药物,如核酸、蛋白质和小分子化合物等,易于施用,患者依从性好。
Janus激酶(Janus kinase,JAK)/信号传导及转录激活蛋白(Signal transducerand activation of transcription,STAT)信号是生长因子和炎症因子的重要信号转导调控因子。JAK/STAT信号在特应性皮炎患者的病变皮肤中被激活,通过下调皮肤屏障相关蛋白参与Th2细胞因子的释放以及促进角化细胞功能障碍。因此,控制JAK/STAT信号通路可以成为特应性皮炎治疗的主要靶点。JAK1是一种与多种细胞因子受体相关的信号转导分子,参与多种信号通路,激活STATs。JAK1信号转导系统的不同细胞因子可能在皮肤屏障维护中发挥一定作用。
近年来,JAK抑制剂在治疗特应性皮炎领域显示出巨大的潜力,特应性皮炎关键细胞因子(Th2和Th22)的受体涉及下游的JAK/STAT信号传导。JAK抑制剂发挥广泛的免疫药理学影响,它们能够阻断多种I型和II型细胞因子受体的信号转导途径。
因此,有必要开发一种新型的针对特应性皮炎的基因治疗产品。
实现思路