两亲性树形分子的合成文献综述

RNA干扰（RNAi）是指由双链RNA（dsRNA）诱发的同源mRNA高效特异性降解的现象^1,2。RNAi现象在生物中普遍存在, dsRNA会在体内被核酸酶切割成长约21～25个核苷酸(nt)的小干扰RNA（siRNA），siRNA能特异性识别并靶向切割同源的mRNA，从而有效地抑制靶基因的表达。由于RNAi技术具有高效性、特异性、空间效应、竞争效应和可传播性等特点,在癌症治疗方面具有巨大发展潜力^3-5。尽管siRNA在癌症治疗领域已经取得了很多成果，但是siRNA在体内易被核酸酶降解，难以通过细胞膜屏障，并且在治疗中存在安全隐患，例如非特异性的脱靶效应。因此，基因治疗面临的主要难题是缺少一种安全有效的基因递送系统。一个安全有效的递送系统应具备以下几点特征：（1）无自身免疫反应；（2）无感染性；（3）不引起插入突变。同时，递送系统应与治疗性基因组装成稳定的复合物，保护siRNA免于核酸酶的降解并促进细胞摄取^6,7。

目前,临床试验中使用的基因递送载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类。病毒载体，即通过改造病毒的基因组，使其携带外源基因并包装成完整的病毒颗粒。病毒载体有良好的基因转染效率，但是它们不易于构建和纯化，而且存在潜在的致癌风险和免疫原性等缺陷，这些限制了病毒载体的进一步应用。非病毒载体主要包括脂质体、阳离子多聚物和树形分子等，这类载体易于构建，且具有较高的安全性和基因负载能力，可避免病毒载体本身产生的副作用而比病毒载体更具优势，开发安全和高效的非病毒载体是目前研究的热点。

树形分子是指一类具有树枝状结构的有机大分子，在结构上一般可以分为三个部分：核、分支单元以及末端官能团。与其他非病毒载体相比，树形分子具有精确可控的分子结构、高度支化的分支单元以及大量可修饰的末端基团，使其成为一类理想的非病毒基因递送载体^8,9。

目前作为核酸递送载体被研究得最为深入的树形分子是聚酰胺-胺类(PAMAM)树形分子，部分降解的PAMAM树形分子由于具有更加柔顺的结构，比完整的PAMAM具有更高的基因转染效率。此类树形分子表面有伯胺基团，它可以通过静电作用与RNA结合，将RNA压缩成稳定的纳米级颗粒，提高siRNA的稳定性，并能有效抵抗RNA酶对其的降解。此外，树形分子的内部含有叔胺，可以通过质子海绵效应发生内涵体逃逸，从而增强RNA在细胞质中的释放^10-12。同时，树形分子-siRNA复合物的基因沉默能力具有世代依赖性：树形分子的世代越高，基因沉默的效率越高。

近年来，有研究表明基于PAMAM结构的两亲性树形分子能够自组装形成不同大小和形状的超分子纳米结构^13-15。两亲性树形分子兼有脂质体和树形分子载体的优势特性，其通过自组装形成的递送系统可以模拟高代的树形分子所形成的球形结构，有效地携带siRNA进入细胞，并沉默靶基因，产生显著的抗癌效果。两亲性树形分子的自组装过程是由两个相反的力所控制的：烷基链之间的疏水相互作用以及树形分子表面带正电的伯胺基团之间的排斥相互作用。因此，两亲性树形分子的亲疏水比例对其的自组装能力起着至关重要的作用，而后者显著地影响递送系统对于siRNA递送活性¹⁶。具有良好亲疏水比例的树形分子将有望通过自组装实现更安全、更有效的基因递送。

基于此，本课题致力于设计并合成不同代数的两亲性树形分子，将亲水性的低代PAMAM树形分子用疏水性的线性烷烃链修饰，通过点击反应合成目标产物（方案1）。该树形分子以炔丙胺作为引发核心，通过迈克尔加成反应修饰上酯端基，然后用乙二胺将酯端基酰胺化，得到G1代树形分子。重复上述的酯化和酰胺化步骤将增加树形分子的代数（即G2、G3）。本课题通过改变树形分子的代数来摸索疏水性和亲水性组分之间的最佳平衡，以期树形分子在最佳的平衡下自组装形成稳定纳米胶束，有效地递送siRNA，并在细胞中实现高效的基因沉默（图1）。