基因载体青岛大学药学院药剂学教研室韩尚聪2基因治疗恶性肿瘤病毒感染自身基因缺陷基因药物稳定性脱靶效应抑制效率递送3基因药物circRNAlncRNACrispr/Cas9MicroRNAsaRNAsiRNAPlasmidDNADNA4+Biotechnologyjournal6,1130-1146(2011).基因药物负载/组装+稳定剂型给药5基因药物的负载吸附•静电作用•物理吸附缠结•聚合物亲疏水作用•脂质体化学键接•大分子前药拓扑结构•核酸笼•核酸环氢键/配位键•苯硼酸•碱基6静电吸附负电荷基因载体正电荷-NH2-NH-R-NR2-NR3+胺类-NH-CNH-NH2酰胺？78介孔硅/多孔材料/空心硅球物理吸附910多孔羟基磷灰石11氢键/配位键苯硼酸拓扑结构12高分子链缠结熵减过程1314亲疏水作用脂质体：磷脂、胆固醇、关键脂质（功能脂质）阳离子脂质体1516硅质体/瓷质体17CationiclipidDLinKC2-DMAisshowninyellow,cholesterolinpink,DSPCingray,lipidpolarmoietyincyan,PEG-lipidinviolet,andnucleicacids(duplexDNA)inred;waternotshownforclarity.18化学键接1920入胞跨膜转运膜融合内吞作用（巨胞饮/网格蛋白/膜窖蛋白/网格蛋白膜窖蛋白非依赖）ATP依赖电转染其他21跨膜转运细胞穿透肽（cellpenetratingpeptides，CPPs）22膜融合脂质体23膜融合脂质体2425内吞作用（endocytosis）巨胞饮macropinocytosis0.5~2μm形成内吞体尺寸较大，表面能更低，所消耗能量也较低，故巨胞饮是最常见的细胞内吞途径。内吞小泡最终于溶酶体融合，内部酸化2627网格蛋白介导内吞clathrin-dependentendocytosis纳米颗粒粘附在细胞膜表面时，在细胞中网格蛋白和衔接蛋白的作用下形成网格蛋白包被的网格蛋白小泡并转运到细胞质中，接着与早期溶酶体融合。由于网格蛋白小泡一般直径在100~150nm之间，故网格蛋白介导的细胞内吞途径是粒径在100~150nm之间纳米粒子内吞的主要途径之一。多数具有细胞膜表面蛋白靶向的基团修饰的纳米粒子(如靶向转铁蛋白)主要通过网格蛋白介导的细胞内吞途径，这是因为靶向基团与细胞膜蛋白结合后促进了网格蛋白和衔接蛋白的招募。28膜窖蛋白介导内吞caveolin-dependentendocytosis纳米粒与细胞膜表面粘附后在膜窖蛋白、鞘糖脂和胆固醇——“所形成的细胞膜特异性内陷结构脂筏”的作用下形成膜窖蛋白包被的小泡并被转运至细胞质内。由于膜窖蛋白包被小泡直径一般在50~80nm之间，故膜窖蛋白介导的细胞内吞途径一般是粒径较小的纳米粒的主要内吞形式。膜窖蛋白介导的内吞所形成的内吞小泡不与溶酶体融合，从而可以降低溶酶体对于负载基因药物的破坏。29细胞内释放基因药物/载体复合物的逃逸基因药物/载体复合物的解体——基因药物的释放30环境响应型基因载体pH响应氧化还原响应酶响应光热响应磁响应超声响应31质子海绵效应当溶酶体内物质不断消耗质子泵（V-ATPase）提供的质子导致溶酶体内的pH上升时，溶酶体能够大量捕获质子，质子泵持续开放，并引起氯离子和水分子内流，导致溶酶体渗透性肿胀，最后溶酶体破裂从而将内吞物释放到细胞质。32一些聚合物中仅含有少量的阳离子起到负载基因药物的作用，但其结构中含有具有酸环境响应的化学键，可以在内涵体酸环境下发生断裂，聚合物在内涵体中发生快速水解，从而使得内涵体内的摩尔浓度瞬间上升，产生较高的渗透压，进而使水分子不断从细胞质中渗透到内涵体中，并最终导致内涵体涨破。该过程被称为凝胶渗透压效应。凝胶渗透压效应33氧化还原响应二硫键（-S-S-），二硒键（-Se-Se-），响应细胞内谷胱甘肽34pH响应膜融合脂质体逃逸35光热响应热响应、光-热转换、近红外光响应等金纳米棒、量子点、近红外光敏剂、石墨烯等光动力疗法：光敏剂吸收特定波长光线，在分子氧的参与下，产生单态氧和/或自由基，氧化破坏组织和细胞中的各种生物大分子，使异常增生活跃的细胞发生不可逆的损伤，最终使细胞死亡，达到治疗目的。
