仿病毒膜融合的电荷反转型基因输送系统

阳离子聚合物通过中和DNA的负电荷并将其压缩成阳离子聚合物/核酸药物复合物纳米颗粒，从而保护DNA不被降解并促进细胞摄取，用于基因输送。但它们之间强大的同静电相互作用使复合物纳米颗粒在热力学上非常稳定，进入细胞后难以解离释放出DNA进行转染，并可能陷在溶酶体中导致DNA降解；同时，阳离子聚合物在细胞内也会干扰转染过程。

浙江大学化工系申有青教授课题组设计了一种氧化触发电荷反转型聚合物并由此构建了膜融合型基因输送体系（fusogenic charge-reversal lipopolyplexes, FLPPs）（Adv Mater. 2015 Dec 14. doi: 10.1002/adma.201504288）。

该阳离子聚合物基于p-硼酸苄基季铵盐的聚丙烯酸酯。进入肿瘤细胞后，细胞内的ROS氧化p-硼酸而发生去酚基苄醇反应，将季铵盐转变为三级胺，并进一步触发自催化酯键水解反应，生成带负电的聚丙烯酸，从而快速与DNA解离使其有效转染。同时，通过在纳米颗粒物表面包裹一层能够与肿瘤细胞膜发生融合的特殊脂质层，使载药体系与肿瘤细胞接触后能够以类似于病毒入胞的膜融合方式，将复合物纳米颗粒直接“吐”入细胞质中，从而避开溶酶体陷阱而避免了DNA被溶酶体中的酶降解。通过载体的电荷反转和膜融合的设计，该基因输送系统成功地克服了阳离子聚合物在基因输送中三大难题，大大提高了在肿瘤中的基因表达效率和抗肿瘤疗效。