用于siRNA递送的重组去铁蛋白纳米笼的制备研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、文献综述

近年来，基因治疗作为一种治疗肿瘤的新手段引起人们的广泛关注^[1]，而如何将基因治疗药物安全高效地递送到靶器官或靶细胞则是该治疗手段需要解决的重大问题^[2]，经过研究，人们开发了多种类型的基因药物递送载体，但大多都存在转染率低、生物相容性差、毒性大等问题^[3]，于是以蛋白质为模板合成构建纳米材料引起了人们浓厚的研究兴趣，其中铁蛋白因为具有良好的生物相容性、良好的生物降解性以及相对较长的血浆清除半衰期等优点^[4]，作为纳米载体在药物的可控输送等方面均展现出独特优势。

1. 铁蛋白与去铁蛋白

1.1 结构特点

铁蛋白是动植物体内广泛存在的一类贮存铁的蛋白， 在哺乳类动物的肝和脾中含量最多^[5] ，作为铁辅助因子保证了多种蛋白( 如血红素蛋白、铁硫蛋白等) 的生物合成，并且在铁代谢方面发挥着保护细胞免受氧化损伤的重要作用^[6]。天然合成的铁蛋白主要由一个矿物质内核和一个蛋白外壳组成。蛋白外壳由24个铁蛋白亚基自组装而成，其中每3个亚基组成一个三聚体亚单位，8个三聚体再组装成一个外径为12 nm，内径为8 nm的球形空心纳米笼状结构（如图1），内部可存储多达4500个铁原子^[7]。通常把没有矿物质内核的铁蛋白称为去铁蛋白。去铁蛋白可以通过重组合成或将铁蛋白的矿物质内核溶解后分离获得^[8]。

图1 人铁蛋白结构图

哺乳动物铁蛋白外壳通常由H和L两种亚基共同组成。通常把分子量较大的由心脏分离得到的铁蛋白称为H铁蛋白，而分子量较小的从肝脏分离获得的铁蛋白称为L铁蛋白^[4]。H亚基和L亚基的区别其一在于H亚基含有亚铁氧化酶活性中心，从而在铁蛋白矿质内核形成过程中把二价铁离子氧化为三价铁离子，而L亚基只起到辅助协同作用，其二在于H铁蛋白对肿瘤细胞具有主动靶向性，因为H链铁蛋白(HFT)可通过转铁蛋白受体1(TfR1) 与人体细胞结合，而TfR1 在许多肿瘤细胞内出现了高表达^[9]。

去铁蛋白的解聚与组装主要依赖所在溶液的pH值。2011年Mihee Kim等用X射线小角散射的方法测量分析得知去铁蛋白的解聚和组装过程是逐步进行的且该过程与溶液的pH值有关。研究表明，在 pH 2.0的酸性条件下蛋白质外壳发生解体，而当pH恢复到生理条件（pH 7.0）时，解体的蛋白亚基又能重新组装成完整的去铁蛋白^[10]。此外，去铁蛋白可以由蛋白亚基自组装而成的特点使人们可以通过原核表达系统大批量生产重组去铁蛋白。而基于其耐高温（70-80℃）的特性使其可以通过简单的升温进行分离纯化，同时可以通过改变溶液的 pH值使其解聚和重组装以达到向铁蛋白腔内装载药物或纳米颗粒的目的^[11]。

1.2 研究进展

铁蛋白为人体内普遍存在的天然蛋白，故具有较高的生物安全性和稳定性，近年来关于其研究也逐渐增多。当前铁蛋白纳米笼的应用主要包括微量血清铁蛋白的临床检查、作为营养物质补充机体铁需求、纳米材料平台及纳米材料的生物呈递等^[12]。大多数文献提到可用铁蛋白纳米笼装载小分子药物如beta;-萝卜素、阿霉素等[4, 6-8, 11-13]。但近年来有研究表明，铁蛋白纳米笼具有一定的弹性，这提示我们可尝试在蛋白笼空腔中载入大分子，如基因药物^[14]。