RNA纳米药物细胞膜转运及细胞内递送研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weaselhyp
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RNA纳米技术正在发展成为一个有前景的治疗应用平台,无疑激发了人们对其在纳米医学应用的研究兴趣。基于RNA纳米技术设计与构建的多功能RNA纳米粒子(RNPs)具有可控的形状、大小、治疗效应等特点,在纳米医学领域显示出巨大的应用前景。本论文致力于研究RNPs细胞膜转运的快速动态过程,有助于我们对RNA纳米药物的进一步了解,为多功能RNA纳米药物、m RNA疫苗的研制、优化与临床转化提供理论依据。本论文以Antimir21-RNP-Apt为模型,研究RNPs细胞膜转运以及在细胞内递送的过程。利用基于原子力显微镜(AFM)高时空分辨率的力示踪技术,在单粒子水平上评价了Antimir21-RNP-Apt和Antimir21-RNP-MUT进入不同细胞系的动态参数。此外,通过基于高分辨率的转盘式共聚焦显微镜的实时荧光示踪对Antimir21-RNP-Apt的细胞内递送进行跟踪。本论文的主要研究内容如下:1.利用高时空分辨率的力示踪技术,监测了单个靶向RNA纳米药物Antimir21-RNP-Apt在生理条件下进入三阴性乳腺癌细胞系(MDA-MB-231细胞,细胞表面EGFR过表达)的跨膜动态机制。测量了Antimir21-RNP-Apt细胞膜转运的参数,如力、持续时间、位移、平均速率、内吞效率。Antimir21-RNP-Apt跨膜力的范围为22-77 p N,平均值为46±12 p N,持续时间在27.1-189.5 ms,平均值为81.9±39.8 ms,平均位移为26.0±1.6 nm,平均速率为0.40±0.19μm·s-1,观察到力信号的概率为18.3%。2.研究了Antimir21-RNP-MUT(突变序列MUT替换掉靶向EGFR的适配体序列,无靶向特异性)进入MDA-MB-231细胞以及Antimir21-RNP-Apt进入正常人肾细胞(HEK-293细胞,细胞膜表面几乎不表达EGFR)的跨膜转运参数。我们发现Antimir21-RNP-MUT进入MDA-MB-231细胞的持续时间缩短为69.5±47.2 ms,内吞力几乎不变,Antimir21-RNP-Apt进入HEK-293细胞的持续时间缩短为50.8±20.8 ms,内吞力无显著性差异。结果表明,Antimir21-RNP-Apt携带的EGFR适配体(Apt)与细胞膜表面过表达的EGFR的特异性相互作用可以延长Antimir21-RNP-Apt进入细胞的时间。将力示踪技术与共聚焦荧光成像结合,利用不同的特异性抑制剂分别阻碍不同跨膜蛋白介导的细胞内吞途径,研究了Antimir21-RNP-Apt进入MDA-MB-231细胞的跨膜转运机制,结果发现Antimir21-RNP-Apt主要通过网格蛋白介导的内吞途径进入细胞。3.利用基于转盘式激光共聚焦显微镜的单颗粒示踪技术,研究了Antimir21-RNP-Apt在MDA-MB-231细胞内转运的动态过程。分别用不同的荧光分子标记细胞器,通过共聚焦荧光成像分析Cy3标记的Antimir21-RNP-Apt在细胞内的递送路径。随着孵育时间的增加,Antimir21-RNP-Apt与不同的细胞器共定位,这种时间演化反映了Antimir21-RNP-Apt从早期内体到晚期内体,并最终进入溶酶体的胞内递送顺序。动态分析表明,Antimir21-RNP-Apt在早期内体中的活性低,而在晚期内体中的活性高。
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