Quantum rods as nanocarriers of gene therapy

Both antisense oligonucleotides (ASODN) and small interfering RNA (siRNA) have enormous potential to selectively silence specific cancer-related genes and could therefore be developed to be important therapeutic anti-cancer drugs. The use of nanotechnology may allow for significant advancement of the therapeutic potential of ASODN and siRNA, due to improved pharmacokinetics, bio-distribution and tissue specific targeted therapy. In this mini-review, we have discussed the advantages of using a nanocarrier such as a multimodal quantum rod (QR) complexed with siRNA for gene delivery. Comparisons are made between ASODN and siRNA therapeutic efficacies in the context of cancer and the enormous application potential of nanotechnology in oncotherapy is discussed. We have shown that a QR-interleukin-8 (IL-8) siRNA nanoplex can effectively silence IL-8 gene expression in the PC-3 prostate cancer cells with no significant toxicity. Thus, nanocarriers such as QRs can help translate the potent effects of ASODN/siRNA into a clinically viable anti-cancer therapy. Drug delivery for cancer therapy, with the aid of nanotechnology is one of the major translational aspects of nanomedicine, and efficient delivery of chemotherapy drugs and gene therapy drugs or their co-delivery continue to be a major focus of nanomedicine research.     

Targeting endogenous inhibitors of apoptosis for treatment of cancer,stroke and multiple sclerosis

The inhibitor of apoptosis (IAP) genes have emerged as probably the most important intrinsic regulators of apoptosis. The members of the IAP family are highly conserved in evolutionarily distant species and perform the critical role of binding to and inhibiting distinct caspases. This inhibition is mediated by discrete baculoviral IAP repeat domains that, in a domain-specific manner, inhibit either the initiator or executioner caspases. As such the function of IAPs lies at the very centre of virtually all apoptotic pathways. Since many, if not most, human pathologies involve aberrant apoptosis, the modulation of IAP levels or their activity offers huge therapeutic potential for treatment of various disorders. Indeed, available data suggest that the therapeutic downregulation of IAPs by antisense targeting or their adenovirally-mediated overexpression, can in fact be used to successfully modulate cell death.     

Antisense antibacterials

Bacterial infections and antibacterial resistance are long-term problems that call for innovative new therapeutics. Unfortunately, only one truly new antibacterial has reached the market during the last three decades, while resistance trait problems in the clinic continue to increase. Among the possible sources for new antimicrobials, antisense technology brings new chemical classes and access to a wider range of drug targets. Although given little consideration, antisense antibacterials are a rational approach and there has been significant progress in the area. Technical challenges arise from the relatively large size of antisense agents, as this limits cell uptake and distribution. Fortunately, the polymeric sequence nature of antisense agents provides several design and medicinal chemistry options that can be used to improve uptake and, once internalised, the organelle-free bacteria cell interior should allow easy access to attractive nucleic acid targets.     

乙酰肝素酶反义寡核苷酸对人肝癌细胞株乙酰肝素酶表达的影响

目的:探讨乙酰肝素酶(Hpa)反义寡脱氧核苷酸对人肝癌细胞株Hpa mRNA和蛋白表达的影响。方法:设计合成互补于Hpa mRNA起始密码区的硫代反义寡脱氧核苷酸AS-ODN及相应的无义对照寡脱氧核苷酸NS-ODN,以阳离子脂质体Oligofectamine~(TM) Reagent包埋后转染SMMC-7721、BEL-7402细胞,以RT-PCR和Western-blot检测转染前后细胞Hpa mRNA以及蛋白表达的变化。结果:与正常对照组和NS-ODN相应浓度组相比,转染AS-ODN组肝癌细胞Hp amRNA和蛋白的表达均下降。结论:Hpa反义寡脱氧核苷酸下调Hpa mRNA和蛋白的表达,可能抑制肝癌的侵袭转移。     

bcl-2反义寡聚脱氧核苷酸抑制HL-60细胞生长的研究

在体外培养中研究了基因的反义寡聚脱氧核苷酸(antisense oligodeoxynucleo-tide,ASON)对HL-60细胞生长增殖的影响。根据bcl-2基因cDNA的序列分析,以bcl-2mRNA翻译起始区域前15个核苷酸为作用靶序列,人工合成了15聚ASON片段,同时合成15聚无关寡聚核苷酸(ODN)片段,以作序列特异性对照。把上述ASON和无关ODN片段与HL-60细胞共培养,同时设置空白对照组,作用一定时间后分别测定细胞动力学和~3H-TdR掺入率。实验发现:从3.5—30.0μmol/L的ASON对细胞生长有不同程度抑制作用,低于10μmol/L时抑制作用小,大于10.0μmol/L时抑制作用显著,浓度愈大,抑制程度愈大,而无关ODN作用组的细胞生长状态与空白对照组无显著差别,作用48小时后浓度3.5μmol/L抑制率为6％,而20.0μmol/L时上升为40％;作用96小时后3.5μmol/L的ASON抑制率是5.1％,30μmol/L的抑制率高达67％。相同浓度的ASON作用不同时间后,细胞生长率各不相同,当浓度达到14.0μmol/L时,48小时的细胞生长抑制率达22％,72和96小时的抑制率分别为25％和29.3％。HL-60细胞被ASON处理后,培养体系中死细胞数随时间延长而增加,浓度在10—30μmol/L范围内,死细胞率由2％增到50％,但在无关ODN及空白对照组中未观察到这种现象。同时发现由于bcl-2的ASON作用使HL-60细胞的     

survivin、caspase-3在脑胶质瘤的表达及suvivin ASODN对U251细胞的影响

目的：观察脑胶质瘤患者脑组织survivin、caspase-3的表达情况及survivin ASODN对脑胶质瘤U251细胞survivin和caspase-3表达的影响,探讨两者与脑胶质瘤发病及预后的相关性。方法：免疫组化法检测脑胶质瘤患者survivin和caspase-3蛋白表达,RT-PCR检测脑胶质瘤组织survivin mRNA表达,以脑胶质瘤U251细胞为研究对象,转染不同剂量survivin ASODN（100nmol/L、300nmol/L、500nmol/L）,并于培养不同时间（24h、48h、72h）后,RT-PCR检测U251细胞survivin和caspase-3的表达。结果：脑胶质瘤患者脑组织survivin蛋白高表达（阳性率69.6%）,而caspase-3低表达（阳性率50.7%）,且两者表达的阳性率与肿瘤的恶性程度有关。U251细胞在不同浓度survivin ASODN转染不同时间后,以500nmol/L survivin ASODN转染72h对U251 survivin mRNA的抑制率达62.06%,与对照组及不同浓度组间比较差异均有统计学意义（P〈0.05-P〈0.01）。免疫组化结果显示转染后survivin表达下调,而caspase-3表达上调。结论：脑胶质瘤患者脑组织高表达survivin蛋白,而低表达caspase-3蛋白,survivin ASODN可诱导U251细胞株survivin mRNA及蛋白表达下调,而caspase-3蛋白表达水平上调。     

PDGF-β mRNA反义寡核苷酸抑制兔血管内膜损伤后血管平滑肌细胞增生

目的 以PDGF-β的反义寡核苷酸作为药物抑制血管平滑肌细胞表达PDGF-βmRNA和增生,为反义药物预防经皮血管内膜成形术后再狭窄提供实验依据.方法 用球囊导管损伤兔髂动脉内膜建立再狭窄模型,于内膜损伤后1周观察血管平滑肌细胞表达PDGF-β mRNA和增殖细胞核抗原的情况.结果 计数200个内膜细胞中的PCNA阳性反应的细胞数,与对照组相比,反义药物显著抑制内膜平滑肌细胞表达PCNA,抑制率为93.44%(P＜0.001).显微镜高倍视野下(400X)计数血管内膜每平方毫米中的PDGF-βmRNA阳性细胞的平均数,与对照组相比,反义药物显著抑制内膜平滑肌细胞表达PDGF-β mKNA,抑制率为88.40%(P＜0.001).结论 根据不同种属PDGF-β的同源性设计的反义药物显著下调血管内膜表述PDGF-β mRNA并可抑制血管内膜增生,这为临床应用反义寡核苷酸防治经皮血管内膜成形术后再狭窄提供实验依据.     

HIF-1α反义寡核苷酸对肝癌细胞增殖凋亡的影响及机制

目的：本研究通过应用 HIF-1α反义寡核苷酸（antisense oligodeoxynucleotide,ASODN）处理 SMMC-7721肝癌细胞,观察其对 SMMC-7721肝癌细胞增殖的作用和对细胞周期及凋亡率的影响及其机制。方法肝癌细胞系SMMC-7721分对照组和试验组。对照组细胞常规培养,试验组细胞施加 HIF-1α的 ASODN 干预,设浓度梯度和时间梯度。检测不同药物浓度、不同时间对 SMMC-7721细胞的增殖的作用及对细胞周期和凋亡率的影响。对 bcl-2、bax、surviving mRNA 表达产物相对定量,并对 SMMC-7721细胞胞浆 bcl-2、bax、survivin 蛋白进行相对定量分析。结果与对照组相比,各处理组 OD 值均有显著下降,细胞数量降低,且各实验组相比呈明显的时间-剂量依赖效应,差异有统计学意义（ P <0.05）。不同浓度 HIF-1α的 ASODN 处理细胞后,均可使各处理组 G0/ G1期细胞增多,S 期细胞减少,且呈时间-剂量依赖效应,差异有统计学意义（ P <0.05）。不同浓度 HIF-1α的 ASODN 处理细胞不同时间后,与对照组相比,各实验组 bcl-2 mRNA 和 survivin mRNA 表达均有显著下降,差异有统计学意义（ P <0.05）。而 bax 的 mRNA无明显变化趋势（ P >0.05）。不同浓度 HIF-1α的 ASODN 处理细胞不同时间后,与对照组相比,各实验组 bcl-2和survivin 的蛋白表达显著下降,bax 的蛋白表达显著增加,差异有统计学意义（ P <0.05）。结论 HIF-1α的 ASODN可以将 SMMC-7721肝癌细胞株阻滞于 G0/ G1期,影响细胞周期进程,抑制细胞增殖,促进细胞凋亡。HIF-1α促进增殖抑制凋亡的可能机制是上调肝癌细胞 Survivin 和 bcl-2的表达,下调 bax 的表达。针对 HIF-1α抑制剂的应用为肝癌的治疗提供了新思路。     

VEGFR-32-Ig反义多肽的原核表达及生物活性鉴定

目的 将VEGFR-32-Ig的反义基因在体外进行原核表达，并将产物进行生物活性鉴定．方法 构建VEGFR-32-Ig反义基因的原核表达载体，经过原核表达、亲和层析及蛋白酶切后获得将VEGFR-32-Ig的反义多肽，用MTT法进行活性鉴定．结果 获得VEGFR-32-Ig的反义多肽，MTT法证明VEGFR-32-Ig的反义多肽具有较强生物学活性．结论 成功获得VEGFR-32-Ig的反义多肽，为研究和利用反义多肽提供了实验理论依据．     

ASODN对白细胞抗原Ⅰ类基因表达的影响

目的为观察针对乙型肝炎病毒（ＨＢＶ）ｘ基因特异性反义核酸（ＡＳＯＤＮ）对２２１５细胞表面白细胞抗原Ⅰ类基因（ＨＬＡ－Ⅰ）表达的影响。方法人工合成互补于ｘ基因关键区的三段反义核酸，用流式细胞仪检测ＡＳＯＤＮ对２２１５细胞表面ＨＬＡ－Ⅰ表达的影响，细胞原位杂交观察作用细胞内ＨＬＡ－ⅠｍＲＮＡ含量变化，同时用ＰＡＰ－ＥＬＩＳＡ法检测作用细胞上清中ＨＢｘＡｇ的含量。结果三段ＡＳＯＤＮ均能抑制ＨＢｘＡｇ的表达，２２１５细胞表面ＨＬＡ－Ⅰ类抗原的表达及细胞内ＨＬＡ－ⅠｍＲＮＡ含量也降低。结论ＨＢｘＡｇ表达量的降低可能系ＡＳＯＤＮ序列特异性抑制作用所致，而ＨＬＡ－Ⅰ表达的降低可能是ＨＢｘＡｇ对ＨＬＡ－Ⅰ基因启动子的激发减少的间接结果。