Nature子刊：DNA双锁策略用于细胞特异性siRNA递送

【引言】

RNA干扰技术在疾病精准治疗方面具有非常良好的前景，但如何将目标siRNA准确递送到靶细胞，从而选择性沉默靶基因是目前siRNA递送的难题之一。受体蛋白、抗体等已被用于siRNA的靶向递送，但这些受体通常在多种细胞上都有表达，因此会引起脱靶毒性。目前有很多材料用于siRNA的递送，包括阳离子脂质体、阳离子聚合物和无机纳米粒等，其中自组装DNA纳米结构以其灵活的设计、可控的粒径、易于生物修饰和良好的生物相容性等可作为一种极具优势的的siRNA递送载体。

【成果简介】
最近，南京大学的鞠熀先教授（共通讯）组在Nature Communications杂志上发表了题为“A DNA dual lock-and-key strategy for cell-subtype-specific siRNA delivery”的文章。设计了一种以DNA双锁结构为策略的DNA纳米结构（siRNA-ONV），该纳米结构可将siRNA特异性递送到特定肿瘤细胞中，实现一种低度、高效的siRNA递送方式。

【图文导读】
如图1所示，通过，设计5段特殊结构的DNA，通过滚环扩增可以制备siRNA高负载的自组装DNA纳米结构siRNA-ONV。该设计中引入可识别sgc8c和sgc4f适配体的DNA片段，当与特定肿瘤细胞表面结合时，sgc4f适配体可催化产生锌离子依赖的酶催化反应，siRNA-ONV产生自裂解，产生sgc8c互补单链，该单链进一步打开细胞表面的sgc8c适配体的发卡结构，形成互补双链，通过scg8c介导的内吞将siRNA递送入胞。

聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示siRNA-ONV成功合成，并且TEM结果显示该自组装DNA纳米结构具有一定刚性结构，且平均粒径为0.60±0.15μm（图2）。通过计算推测每个siRNA-ONV可负载84±20条siRNA.为了进一步验证该双锁结构的细胞特异性，作者选用了Hela细胞、Ramos细胞及CEM急性淋巴母细胞三中细胞亚型。细胞荧光结果显示只有sgc8c和sgc4f共表达的CEM细胞可有效将siRNA内吞入胞内,而对于只结合sgc8c或sgc4f一种核酸适配体的细胞该双锁递送系统无法将siRNA递送入胞（图3）。因此，该双锁自组装DNA纳米结构可有效降低脱靶毒性，提高siRNA递送效率。胞内共聚焦显微镜结果显示siRNA-ONV通过网格蛋白介导途径入胞，且可有效从内涵体逃逸，发挥疗效（图4）。通过负载治疗基因(siVEGF)，该双锁DNA纳米结构可有效抑制细胞VEGF的表达（图5），体内结果也显示出了相好的肿瘤治疗效果（图6）。

图1：双锁siRNA-ONV的siRNA递送示意图

图2：双锁siRNA-ONV的自组装表征

(a, b) 为siRNA-ONV各组分的聚丙烯酰胺凝胶电泳结果

(c) 为siRNA-ONV纳米粒的AFM结果

图3：双锁siRNA-ONV的特异性siRNA递送

图4：双锁siRNA-ONV的内涵体逃逸表征

图5：CEM细胞的VEGF沉默效果

(a) RT-PCR测定CEM细胞分别给予参比制剂和siRNA-ONV后细胞水平VEGF的mRNA表达量

(b) ELISA测定CEM细胞分别给予参比制剂和siRNA-ONV后细胞水平VEGF的蛋白表达量

图6：体内药效(a)及组织切片VEGF免疫荧光染色结果(b)

【小结】
作者设计了一种包含双锁结构的自组装DNA纳米粒，可高效负载siRNA，并有效提高siRNA的肿瘤细胞靶向递送效率，降低脱靶毒性，为肿瘤的精准治疗提供了一种新思路。

文献链接：A DNA dual lock-and-key strategy for cell-subtype-specific siRNA delivery.  (Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms13580 )

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