Nature子刊：DNA雙鎖策略用于細胞特異性siRNA遞送

【引言】

RNA干擾技術在疾病精準治療方面具有非常良好的前景，但如何將目標siRNA準確遞送到靶細胞，從而選擇性沉默靶基因是目前siRNA遞送的難題之一。受體蛋白、抗體等已被用于siRNA的靶向遞送，但這些受體通常在多種細胞上都有表達，因此會引起脫靶毒性。目前有很多材料用于siRNA的遞送，包括陽離子脂質體、陽離子聚合物和無機納米粒等，其中自組裝DNA納米結構以其靈活的設計、可控的粒徑、易于生物修飾和良好的生物相容性等可作為一種極具優勢的的siRNA遞送載體。

【成果簡介】
最近，南京大學的鞠熀先教授（共通訊）組在Nature Communications雜志上發表了題為“A DNA dual lock-and-key strategy for cell-subtype-specific siRNA delivery”的文章。設計了一種以DNA雙鎖結構為策略的DNA納米結構（siRNA-ONV），該納米結構可將siRNA特異性遞送到特定腫瘤細胞中，實現一種低度、高效的siRNA遞送方式。

【圖文導讀】
如圖1所示，通過，設計5段特殊結構的DNA，通過滾環擴增可以制備siRNA高負載的自組裝DNA納米結構siRNA-ONV。該設計中引入可識別sgc8c和sgc4f適配體的DNA片段，當與特定腫瘤細胞表面結合時，sgc4f適配體可催化產生鋅離子依賴的酶催化反應，siRNA-ONV產生自裂解，產生sgc8c互補單鏈，該單鏈進一步打開細胞表面的sgc8c適配體的發卡結構，形成互補雙鏈，通過scg8c介導的內吞將siRNA遞送入胞。

聚丙烯酰胺凝膠電泳結果顯示siRNA-ONV成功合成，并且TEM結果顯示該自組裝DNA納米結構具有一定剛性結構，且平均粒徑為0.60±0.15μm（圖2）。通過計算推測每個siRNA-ONV可負載84±20條siRNA.為了進一步驗證該雙鎖結構的細胞特異性，作者選用了Hela細胞、Ramos細胞及CEM急性淋巴母細胞三中細胞亞型。細胞熒光結果顯示只有sgc8c和sgc4f共表達的CEM細胞可有效將siRNA內吞入胞內,而對于只結合sgc8c或sgc4f一種核酸適配體的細胞該雙鎖遞送系統無法將siRNA遞送入胞（圖3）。因此，該雙鎖自組裝DNA納米結構可有效降低脫靶毒性，提高siRNA遞送效率。胞內共聚焦顯微鏡結果顯示siRNA-ONV通過網格蛋白介導途徑入胞，且可有效從內涵體逃逸，發揮療效（圖4）。通過負載治療基因(siVEGF)，該雙鎖DNA納米結構可有效抑制細胞VEGF的表達（圖5），體內結果也顯示出了相好的腫瘤治療效果（圖6）。

圖1：雙鎖siRNA-ONV的siRNA遞送示意圖

圖2：雙鎖siRNA-ONV的自組裝表征

(a, b) 為siRNA-ONV各組分的聚丙烯酰胺凝膠電泳結果

(c) 為siRNA-ONV納米粒的AFM結果

圖3：雙鎖siRNA-ONV的特異性siRNA遞送

圖4：雙鎖siRNA-ONV的內涵體逃逸表征

圖5：CEM細胞的VEGF沉默效果

(a) RT-PCR測定CEM細胞分別給予參比制劑和siRNA-ONV后細胞水平VEGF的mRNA表達量

(b) ELISA測定CEM細胞分別給予參比制劑和siRNA-ONV后細胞水平VEGF的蛋白表達量

圖6：體內藥效(a)及組織切片VEGF免疫熒光染色結果(b)

【小結】
作者設計了一種包含雙鎖結構的自組裝DNA納米粒，可高效負載siRNA，并有效提高siRNA的腫瘤細胞靶向遞送效率，降低脫靶毒性，為腫瘤的精準治療提供了一種新思路。

文獻鏈接：A DNA dual lock-and-key strategy for cell-subtype-specific siRNA delivery.??(Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms13580 )

本文由材料人編輯部生物材料小組Hercy整理編譯，點我加入材料人編輯部。參與生物材料話題討論或了解生物材料小組招募詳情，請加入材料人生物材料交流群（124806506）。

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