超声微泡造影剂递送核酸

要使基因治疗在体内发挥作用,核酸需要到达靶细胞而不会对患者造成重大副作用。在很多情况下,基因只需要到达体内的一小部分细胞。因此,将基因靶向递送到所需的组织是基因递送中的一个主要问题。当微气泡暴露在高强度超声下时,微气泡最终会内爆并破碎。这会产生冲击波和微射流,这些冲击波和微射流可以暂时渗透细胞膜和血管。因此,核酸或(非)病毒载体可以直接进入邻近细胞的细胞质,或外溢到周围组织。核酸既可以与微泡混合,也可以装载在微泡上。通过将含有核酸的颗粒(即脂质体)偶联到微泡上,可以获得装载核酸的微泡。在超声介导的微泡内爆后,含有核酸的颗粒将被释放,并将其核酸递送到超声靶向区域。

通常用于核酸递送的脂质体包括阳离子脂质N-(1-(2,3-二聚乙氧基)丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DOTAP)和中性脂质二聚酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)。脂质体是通过控制核酸与阳离子脂质或预先形成的阳离子脂质体的混合而产生的,使带负电的核酸通过静电相互作用与阳离子脂质络合。通常,聚乙二醇化的脂质被包括在这些制剂中,以减少脂质体聚集、毒性和延长其体内循环时间。然而,PEG外壳也会干扰核酸的传递,因为与非聚乙二醇化的脂质体相比,聚乙二醇化的脂质体的细胞摄取通常会显著减少。通过将这种聚乙二醇化的脂质复合物偶联到微泡中,然后将其暴露于US中,可以克服这种递送问题。

为了评估脂质体微泡的体外转染效率,需要在超声透明细胞培养板中培养细胞。这是为了防止超声治疗过程中超声波的不必要反射。例如,Lumox(R)培养皿是细胞培养皿,其底部有超薄的透气性Lumox(R)箔。重要的是,这种Lumox(R)膜非常适合培养悬浮细胞或贴壁细胞(取决于培养皿的涂层),并且它是超声波透明的。细胞在这些Lumox(R)培养皿中接种后,盖子可以被一个声学透明的水密盖子取代,微泡溶液可以简单地注入这些培养皿中,将它们添加到细胞中。然后将培养皿浸入底部有吸收材料的水箱中,以减少反射。对于US暴露,US换能器放置在Lumox(R)膜上并均匀地穿过Lumox(R)膜。根据所使用的核酸类型,可以通过流式细胞法或标准荧光素酶测定来检测转染效率。

对于体内应用,在应用US之前,可以通过静脉注射、瘤内注射或肌肉注射装载脂质体的微泡。随后可以使用IVIS Lumina II等体内光学成像系统对us照射区域进行成像,以检测编码生物发光或荧光探针的报告基因的表达。

南京星叶生物自主研发了US-Star超声微泡造影剂系列,其中就包括递送核酸的超声微泡造影剂Trans+。