[科普中国]-基因递送载体

基因递送载体（gene delivery vector），是指用于装配基因，将其导入到靶细胞或相应的宿主细胞，使基因进行表达所必须的介质。

简介有时也被简称为基因载体。广义上通常也泛指所有递送核酸分子药物（包括质粒、miRNA、siRNA、shRNA等）的载体。基因递送载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类。

病毒递送载体病毒载体是将外源基因包装到天然病毒的外壳中，利用病毒对宿主细胞的感染性将外源基因导入细胞中。常见的病毒载体有逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒（AAV）载体等。由于逆转录病毒在应用中曾出现过一些安全问题，目前已经逐渐逆转录病毒载体逐渐被淘汰，而多用的是腺病毒和腺相关病毒。腺病毒载体多用于肿瘤基因治疗，其优点是：易于培养和纯化；基因组大，因而可插入大片段外源基因；可高效地转导不同类型的人组织细胞；可转导非分裂细胞；在细胞培养物中有高滴度的重组病毒产量；进入细胞内并不整合到宿主细胞基因组，仅瞬间表达，因而安全性较高；可原位感染组织，如肺等。缺点有：表达外源基因时间短，免疫原性强，可引发机体产生强烈的炎症反应和免疫反应；几乎可以感染所有细胞，而缺乏特异性。但毒性较大，免疫反应重。腺相关病毒（AAV）具有病毒基因组很小，可感染分裂期及静止期细胞，当辅助病毒不存在时，AAV能整合到宿主细胞基因组的特定区域，无致病性，免疫原性弱。

病毒载体因具有转导效率及表达效率高的特点而得到广泛应用，但其具有抗原性及潜在的致瘤风险、而且存在基因装载量有限等一系列缺陷，从而制约了该类载体在基因递送方面的发展。

非病毒递送载体常用的非病毒载体有脂质体、树枝状大分子、非天然阳离子聚合物、天然多糖等 。非病毒基因递送载体具备了病毒载体所不具备的安全、稳定特性，但其转染效率通常较低。主要的非病毒载体可分为以下几大类：

脂质体脂质体由于制备简单、无免疫原性等特点而应用较广。用于基因递送载体的脂质体大多数为阳离子脂质体, 如商品化的Lipofectin等。一般阳离子脂质的一端拥有1～2条由12～18个碳原子组成的疏水链，另一端为亲水性的N+头部，使其在水性介质中能形成双分子层结构，并通过静电力与DNA分子结合形成脂质复合物。

阳离子多聚物载体阳离子多聚物(polycation)可静电吸附负电性的DNA分子，形成复合体，然后粘附到细胞表面并被细胞内吞，从而使质粒表达。其中人工合成的主要有聚乙烯亚胺（PEI）[16]，多聚赖氨酸（PLL）和含有环糊精的多聚阳离子。天然的多聚物以壳聚糖、胶原、阳离子多聚肽为主。其中研究较多的是 PEI是一种非天然阳离子聚合物，有直链和支链两种形式，在结构中含有可质子化的氨基，可通过静电作用浓缩和保护DNA，同时过量正电荷的存在有利于与细胞表面结合，触发内吞作用。PEI的分子量、表面电荷是决定转染效率的关键因素，但也是导致其细胞毒性的主要原因。

纳米颗粒载体目前用于基因载体的纳米材料主要包括金属纳米颗粒（如纳米金、磁性纳米颗粒）、无机非金属纳米颗粒（如二氧化硅、磷酸钙、羟基磷灰石）、生物降解性高分子纳米颗粒（如聚乳酸微球、纳米凝胶）和生物性颗粒（如蛋白质、糖蛋白）等。纳米颗粒载体的优势在于细胞毒性较低，不会导致免疫反应的发生，而且代谢时间长、易于修饰等。

多功能信封式纳米载体多功能信封式纳米载体（MEND）是一种基于程序组装的一种新型的复合载体系统。理想的MEND是由压缩的DNA核心和含有靶向因子及功能配体的脂质信封外壳构成。首先，采用多聚阳离子将DNA压缩，这样可以保护DNA不受核酸酶的降解，控制DNA复合物的大小及提高DNA的包封率。其次将多聚阳离子/DNA复合物通过与脂质体间的水合作用和静电相互作用包裹入脂质体中。最后对脂质体进行修饰达到不同的功能，如PEG化和靶向作用。这种新型的复合载体系统综合了各种载体系统所具有的优点，具有显著的促进基因的细胞转染潜在优势，因而有着广阔的发展前景。