重組高密度脂蛋白粒子作為藥物和影像制劑載體的研究.pdf

1、脂蛋白是一類具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生物大分子，具有一個由甘油三酯和膽固醇酯組成的疏水性脂質(zhì)內(nèi)核，被含有載脂蛋白和游離膽固醇的磷脂單分子層所包裹。磷脂單分子層上的載脂蛋白不僅穩(wěn)定磷脂層的結(jié)構(gòu)，而且維持著脂蛋白的生物活性，在體內(nèi)通過不同的受體將脂蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到不同的細(xì)胞中進(jìn)行代謝。脂蛋白作為內(nèi)源性的大分子，具有生物可降解性和生物相容性，不會激發(fā)免疫反應(yīng)，以及不會被單核細(xì)胞吞噬系統(tǒng)識別并清除，這些優(yōu)點(diǎn)使得脂蛋白具有作為輸送載體的潛力，從而近年來引起了廣泛

2、的關(guān)注和研究。
　　 高密度脂蛋白(HDL)作為脂蛋白家族中的一員，主要參與了膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)過程，將外周細(xì)胞中的膽固醇逆向輸送到肝臟進(jìn)行代謝。HDL中主要的載脂蛋白是載脂蛋白A-I，在膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)過程中起著重要的作用。載脂蛋白A-I通過巨噬細(xì)胞上的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A(1)(ABCA(1))與膽固醇組合成HDL，然后在肝臟上通過HDL的受體，清道夫受體B類Ⅰ型(SR-BI)，使肝細(xì)胞選擇性攝取HDL中被酯化的膽固醇，這個過程即

3、膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)過程。HDL在肝細(xì)胞上的另一個受體是ATP合成酶的β鏈，介導(dǎo)了HDL的內(nèi)吞，HDL在肝細(xì)胞內(nèi)與內(nèi)涵體結(jié)合，但沒有經(jīng)過溶酶體的降解，通過逆胞飲重新被排出肝細(xì)胞。
　　 根據(jù)HDL的特性，例如較小的粒徑，被包裹的內(nèi)核以及被受體調(diào)節(jié)的攝取，我們設(shè)想將高密度脂蛋白構(gòu)建為一種肝臟主動靶向的載體，能夠?qū)⒉煌奈镔|(zhì)輸送到肝臟中。
　　 我們將含有密碼子優(yōu)化的載脂蛋白A-IcDNA的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌表達(dá)載體BL21(DE3

4、)pLysS中，通過生物工程的方法分離純化得到大量的重組載脂蛋白A-I。我們驗(yàn)證了重組載脂蛋白A-I具有與野生型載脂蛋白A-I同樣的生物活性，能夠與磷脂快速重組成HDL。
　　 為了利用HDL參與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的特性，我們在膽固醇的3'位置上連接乙二胺，并且利用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)雙酸酐的胺解反應(yīng)將乙二胺-膽固醇連接到DTPA上，利用硅膠分離純化出兩種化合物:DTPA單酰胺(DTPA-chol)和DTPA雙酰胺產(chǎn)物(DT

5、PA-(chol)2)。將兩種產(chǎn)物分別與釓離子進(jìn)行螯合，得到連接膽固醇基團(tuán)的Gd-DTPA衍生物Gd-DTPA-chol和Gd-DTPA-(chol)2，使用核磁、高分辨質(zhì)譜等方法對化合物進(jìn)行了確認(rèn)。我們計(jì)算出兩種釓螯合物的純度大于99.5％。
　　 我們使用二肉豆蔻酰磷脂酰膽堿(DMPC)、重組載脂蛋白A-I、釓螯合物通過膽酸鈉表面活性劑法組裝成重組Gd-HDL。使用NaBr密度梯度超速離心法進(jìn)行分離純化。然后分別通過動態(tài)光散

6、射法、透射電鏡、MRI等方法對重組Gd-HDL進(jìn)行研究，測定了重組Gd-HDL中的蛋白和釓螯合物的濃度，計(jì)算出NaBr密度梯度離心的樣品回收率;對重組Gd-HDL的粒徑、形態(tài)以及對水質(zhì)子的縱向弛豫效率進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)重組Gd-HDL的粒徑在20-25nm之間，形態(tài)為圓盤狀，并且其縱向弛豫效率r1要高于商業(yè)化的造影劑Gd-DTPA，Gd-chol-HDL的縱向弛豫效率比Gd-DTPA的提高78％，Gd-(chol)2-HDL的縱向弛豫效率

7、則比Gd-DTPA的提高了20％。
　　 在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，利用人肝癌細(xì)胞HepG2細(xì)胞，我們發(fā)現(xiàn)重組Gd-HDL具有與野生型HDL相同的生物活性，能夠?qū)⑨忩衔镙斔偷紿epG2細(xì)胞中，并且證明是通過細(xì)胞上的HDL受體將釓螯合物攝取到細(xì)胞中。然后使用CCK-8法測定了兩種重組Gd-HDL與商業(yè)化造影劑Gd-DTPA對HepG2細(xì)胞的毒性作用。
　　 為了研究重組Gd-HDL作為造影劑在體內(nèi)的成像效果，在大鼠的MRI實(shí)驗(yàn)中

8、，通過尾靜脈注射劑量為10μmolGd/kg的重組Gd-HDL后，使用3TMRI儀器在不同的時間點(diǎn)進(jìn)行掃描，獲得T1加權(quán)的MRI圖像。測量各個時間點(diǎn)的肝臟MRI信號，與注射前的信號進(jìn)行比較，計(jì)算其相對強(qiáng)化率。發(fā)現(xiàn)兩種重組Gd-HDL能夠在低濃度下有效增強(qiáng)肝臟部位的MRI信號，并且持續(xù)到24小時仍然有較高的信號，表明重組Gd-HDL可以實(shí)現(xiàn)肝臟的磁共振靶向造影。并且大鼠的十二指腸部位的MRI信號也同樣得到了增強(qiáng)，表明釓螯合物可能通過膽固醇

9、代謝途徑進(jìn)行代謝，而且Gd-DTPA-chol和Gd-DTPA-(chol)2可能分別代表了膽固醇不同的代謝途徑。
　　 我們對重組HDL作為質(zhì)粒DNA靶向輸送的載體進(jìn)行了研究。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，重組HDL在組裝有陽離子膽固醇衍生物CDAN后，能夠?qū)崿F(xiàn)DNA靶向輸送和提高轉(zhuǎn)染效果的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，我們研究了重組HDL在小鼠體內(nèi)的分布，表明重組HDL主要聚集在肝臟部位，而且持續(xù)的時間較長。
　　 我們也對重組HDL