介导基因传递的新型阳离子脂质体的研究
摘 要 目的：为加强对新型阳离子脂质体的开发与应用提供参考。方法：以“基因传递”“新型阳离子脂质体”“阳离子脂质材料”“表面修饰”“Gene transfer”“New cationic liposomes”“Cationic lipid material”“Surface finish”等为关键词，组合查询2005年1月-2018年3月在中国知网、万方数据、维普网、PubMed、ScienceDirect等数据库中相关文献，对介导基因传递的新型阳离子脂质体进行论述。结果与结论：共检索到相关文献429篇，其中有效文献36篇。目前新型阳离子脂质体主要通过采用新型阳离子脂质材料、进行表面修饰和改进制备方法研制得到。近年来主要包括以酒石酸为骨架合成、基于胆固醇和其他新型阳离子脂质材料如寡肽制备的新型阳离子脂质材料。阳离子脂质体结构表面易于修饰，其靶向特异性差导致基因传递率低，因此可使用不同物质如非表面活性剂及聚乙二醇等多聚阳离子和其他物质如聚乙二醇进行表面修饰以提高基因传递率，也可通过对特定部位的抗体和蛋白等偶联进行表面修饰，从而提高靶向传递基因率；且经表面修饰后的阳离子脂质体还可解决对特定部位靶向特异性差的问题。目前阳离子脂质体改进的制备方法包括改进的乙醇注入法、高压均质法、薄膜-冻融法、二氧化碳超临界法、真空干燥-超声法、薄膜-挤出法、薄膜-冻干法和小单室脂质体融合法等，可制备不同粒径阳离子脂质体并应用于工业化生产。目前新型阳离子脂质体制备趋向于多种技术联合，因此如何通过更深入的研究阳离子脂质体基因传递机制和临床治疗要求等方面从而合成新型阳离子脂质体以及怎样进一步用于临床是今后的重点方向。
关键词 阳离子脂质体；基因传递；脂质材料；表面修饰；制备方法
近年来，基因治疗日趋兴盛，基因治疗传递基因是否有效取决于基因载体的传递能力[1]。基因传递是通过载体或物理等方法传递基因并导入靶细胞发挥作用的过程。目前常用的基因载体为病毒载体和非病毒载体。与病毒载体比较，非病毒载体更易于制备、生产成本低、可重复转染、低毒、免疫原性低；病毒载体虽仍在临床使用，但其安全性较低、免疫原性高、容量小、生产成本高及有致瘤性等[2]。常见的非病毒载体包括裸DNA、阳离子脂质体、阳离子聚合物、阳离子多聚物（聚乙烯亚胺及壳聚糖）和分子偶联体等，其中发展最为成熟的为阳离子脂质体[3]。在2005年美国基因治疗方案中，有12项内容涉及阳离子脂质体作为载体介导基因传递[2]。为进一步提高阳离子脂质体传递基因效率和安全性，研发新型阳离子脂质体非常重要。笔者以“基因传递”“新型阳离子脂质体”“阳离子脂质材料”“表面修饰”“Gene transfer”“New cationic liposomes”“Cationic lipid material”“Surface finish”等为关键词，组合查询2005年1月-2018年3月在中国知网、万方数据、维普网、PubMed、ScienceDirect等数据库中相关文献。结果，共检索到相关文献429篇，其中有效文献36篇。现对介导基因传递的新型阳离子脂质体进行论述，以期为加强对新型阳离子脂质体的开发与应用提供参考。
1 采用新型阳离子脂质材料制得的阳离子脂质体
阳离子脂质体通常由阳离子脂质和辅助脂质（或称中性脂质）组成。常用阳离子脂质有3β-[N-（N′ ，N′ -二甲基胺乙基）胺基甲酰基]胆固醇（DC-Chol）、N-[1-（2，3-二油酰氧基）丙基]-N，N，N-三甲基氯化铵（DOTMA）、 1，2-二油酰氧丙基-N，N，N-三甲基溴化铵（DOTAP）和2，3-二油酰氧-N-[2-（精胺羧基酰胺）乙基]-N，N-二甲基-1-丙基-三氯乙酸铵（DOSPA）等[4]。然而，这些阳离子脂质有一定细胞毒性，不同分子结构和所带电荷不同的阳离子脂质对基因传递有影响。近年来，包括以酒石酸为骨架的、基于胆固醇的和其他新型阳离子脂质材料如寡肽制备的新型阳离子脂质材料相继出现。酒石酸廉价易得且结构易于修饰，是制备新型阳离子脂质材料的理想选择；胆固醇是天然生物膜重要组成部分且骨架扁平亲脂性良好，可降低合成的阳离子脂质体细胞毒性并有助于其更易透过细胞膜；其他新型阳离子脂质材料如阳离子寡肽脂质材料也能合成更高效低毒的阳离子脂质体。
1.1 以酒石酸为骨架的新型阳离子脂质材料制得的阳离子脂质体
阳离子脂质是由阳离子头部，连接键和疏水烃尾3部分组成，其中疏水基团通常是由脂肪链（饱和或不饱和）或胆固醇组成[5]。高韩等[6]以天然酒石酸为骨架的新型阳离子脂质材料T-C12-AH和T-C16-AH制得的阳离子脂质体，与DC-Chol和DOTAP制得的阳离子脂质体相比较等效但毒性降低。贾奕扬[7]以L-（+）-酒石酸、6-氨基己酸、辛胺、十二胺、十六胺、辛醇、十二醇、十六醇等的单链（TS1-TS3）和双链（TD1-TD3）两类新型阳离子脂质材料并以薄膜分散法得到阳离子脂质体。在MTT细胞毒性试验中，以DOTAP/磷脂酰乙醇胺（DOPE）（物質的量比为1 ∶ 1）为阳性对照，结果上述新型阳离子脂质体毒性较低，生物相容性较好；人肾上皮细胞293T基因转染活性测定结果表明，与阳性对照DOTAP比较，TD2和TD3的平均荧光强度与DOTAP无显著性差异（P>0.05），但TD2与TD3的阳性转染细胞百分数均高于DOTAP（P<0.01），转染活性更高。人宫颈癌细胞HeLa转染试验结果表明，TD2的阳性转染细胞百分数仍优于DOTAP（P<0.05），具有较强的基因转染能力。
1.2 以胆固醇为基础的新型阳离子脂质材料制得的阳离子脂质体
胆固醇为阳离子脂质的疏水基团，胆固醇亲脂性良好且人体能自身合成。巨佳[8]以胆固醇、1，6-己二醇、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、二甲胺盐酸盐、二乙胺、三乙胺、1，4-二溴乙醚、1，4-二溴丁烷、1，6-二溴己烷、1，12-二溴十二烷等为原料，合成了单胺基头部（M1～M6）、碱性氨基酸头部（A1～A6）和双生脂质（G1～G4）3个阳离子脂质材料并制得阳离子脂质体。在基因转染试验中，除M3、M5和G1外，其余13种阳离子脂质材料所得阳离子脂质体转染活性良好。M1、M6和A1～A6的转染活性优于DC-Chol（P<0.05或P<0.01），其中M6、A4和A6的转染活性最好，M6和A4转染率与Lipofectamine 2000相当（P<0.05）。赵轶男等[9]用阳离子类脂与胆固醇以 1 ∶ 1、 1 ∶ 2、1 ∶ 4物质的量比混合制备胆固醇嵌入式脂质体，采用MTT法测定不同物质的量比脂质体对人喉癌细胞Hep-2毒性并进行体外细胞转染。结果表明，阳离子类脂与胆固醇以 1 ∶ 1、 1 ∶ 2、1 ∶ 4物质的量比混合制备的脂质体存活率均能达到80%以上且体外细胞转染率高。