药用高分子材料siRNA药物专家讲座.pptx

姚老师作业：姚老师作业：聚聚乳酸本体聚合乳酸本体聚合工艺工艺，对应机理，对应机理和反应方程和反应方程药用高分子材料siRNA药物专家讲座第1页第六章第六章 高分子高分子纳米纳米药品药品-siRNA药品药品病变组织基因活性病变组织基因活性病变组织基因活性病变组织基因活性正常表示正常表示正常表示正常表示过分表示过分表示过分表示过分表示低表示低表示低表示低表示小分子小分子小分子小分子抑制剂抑制剂抑制剂抑制剂?蛋白疗法蛋白疗法蛋白疗法蛋白疗法?抑制剂抑制剂:RNA干扰疗法,反义RNA,下调下调上调上调增强表示增强表示:质粒DNAViralVectorsEmulateDrug?EmulateDrug?药用高分子材料siRNA药物专家讲座第2页p抗体:Bindprotein,butonlyextracellularepitopesLowthroughput,highcostp反义RNA/核酶:Stopgeneexpression(production),mostproteinsChemicalstabilizationessentialBarriers:sequenceselection,potency,toxicities,pRNA干扰:Stopgeneexpression(production),mostproteinsGoodactivitywithoutchemicalstabilizationRapidlyreplacingantisense:reallybetter?特异性基因下调伎俩特异性基因下调伎俩药用高分子材料siRNA药物专家讲座第3页RNA干扰（干扰（RNAinterference,RNAi）技术）技术功效：功效：特异性地缄默内源或外源性靶基因特异性地缄默内源或外源性靶基因影响：影响：年年Science杂志十大科学成就之二杂志十大科学成就之二年年Science杂志十大科学成就之首杂志十大科学成就之首医学领域应用：医学领域应用：基因功效研究；基因敲除；基因治基因功效研究；基因敲除；基因治 疗；基因表示调控等疗；基因表示调控等;抗病毒以及糖尿病、肥胖症和癌症、抗病毒以及糖尿病、肥胖症和癌症、黄斑变性眼科疾病治疗等。黄斑变性眼科疾病治疗等。药用高分子材料siRNA药物专家讲座第4页RNAi作用机制作用机制Nature，430：161药用高分子材料siRNA药物专家讲座第5页Log Oligo(M)Normalized Gene Expression LevelAntisensesiRNAControlsFromH.Winkler,IBCConference“RNAInterference”,SanDiego,CA,Feb药用高分子材料siRNA药物专家讲座第6页siRNAdsRNAsiRNARNAseshRNAIn VitroIn VivoIn VivomiRNAAdaptedFromDykxhoornetal.,NatureReviews4,457,含有含有RNAi机制药品机制药品药用高分子材料siRNA药物专家讲座第7页TargetIDsiRNATargetValidationGrowingClinicalLeadDiscovery&OptimizationPreclinical药品递送是药品递送是关键挑战关键挑战siRNA药品药品?siRNA药品药品:革命性突破革命性突破药用高分子材料siRNA药物专家讲座第8页 Company siRNA Disease Route of administration Stage ALN-TTR01ATTRintravenousALN-RSVRSVinfectionIntranasalALN-VSPLiverCancerIntravenousQPI-1007NAIONIntravenousI5NPARFIntravenousPF-4523655AMDIntravitrealBevasiranibAMDIntravitrealDMEIntravitrealTKM-080301CancerIntravenousPRO-040201HypercholesterolemiaIntravenousATU027AdvancedSolidTumorsIntravenoussiG12DLODERPancreaticCancerintratumoralTD101PCIntradermalsir027AMDIntravitrealRTP801i-14AMDIntravitrealCALAA-01SolidtumoursIntravenousPotentialofsiRNA-BasedTherapyPhase 1 Phase 2 Phase 3RNA干扰疗法潜力干扰疗法潜力siRNA药品快速进入临床研究药品快速进入临床研究药用高分子材料siRNA药物专家讲座第9页难以被细胞摄取：难以被细胞摄取：大分子，阴离子大分子，阴离子脱靶效应：脱靶效应：非特异性缄默，非特异性缄默，引发免疫刺激等引发免疫刺激等难以富集在肿瘤部位：难以富集在肿瘤部位：体内不稳定，体内不稳定，半衰期短半衰期短1 12 23 3PotentialofsiRNA-BasedTherapyRNA干扰疗法潜力干扰疗法潜力siRNA药品临床引用关键药品临床引用关键药用高分子材料siRNA药物专家讲座第10页Nature,468,p487,Nov.25,PotentialofsiRNA-BasedTherapyRNA干扰疗法潜力干扰疗法潜力siRNA给药技术成为关键挑战给药技术成为关键挑战药用高分子材料siRNA药物专家讲座第11页表示表示siRNA质粒质粒DNA传递传递病毒（病毒（Nature Biotechnology,20:1006-10）非病毒类载体非病毒类载体化学合成化学合成siRNA传递传递非病毒类载体：脂质体和非病毒类载体：脂质体和高分子高分子物理伎俩物理伎俩:electroporation,high pressure/high volume injectionPotentialofsiRNA-BasedTherapyRNA干扰疗法潜力干扰疗法潜力siRNA传递：体内传递：体内RNAi技术应用技术应用关键关键药用高分子材料siRNA药物专家讲座第12页脂质类脂质类Figure2.ChemicalmodificationsofsiRNAs.Shownarestructuresofsugar,backboneandbasemodificationsandofthecholesterolconjugate.Natue Chemical Biology,2(),711-719.Nature reviews drug discovery,6(),443-453高分子纳米载体高分子纳米载体抗体类抗体类化学修饰化学修饰siRNAsiRNA缀合物缀合物PotentialofsiRNA-BasedTherapyRNA干扰疗法潜力干扰疗法潜力siRNA非病毒载体种类非病毒载体种类药用高分子材料siRNA药物专家讲座第13页内涵体逃避内涵体逃避靶向靶向结合结合吞噬吞噬核转运核转运DNA释放释放到细胞质到细胞质形成形成RISC内涵体逃避内涵体逃避靶向靶向结合结合吞噬吞噬siRNA释放释放到细胞质到细胞质siRNA传递传递DNA传递传递组织转运组织转运DAN和和siRNA传递比较传递比较蛋白质表示蛋白质表示转录转录mRNA药用高分子材料siRNA药物专家讲座第14页化学修饰化学修饰siRNA药用高分子材料siRNA药物专家讲座第15页Figure2.ChemicalmodificationsofsiRNAs.Shownarestructuresofsugar,backboneandbasemodificationsandofthecholesterolconjugate.Natue Chemical Biology,2(),711-719.药用高分子材料siRNA药物专家讲座第16页Nature reviews drug discovery,6(),443-453Nature，432：173-178化学修饰化学修饰siRNA药用高分子材料siRNA药物专家讲座第17页Challenge 1:稳定稳定Challenge 2:长循环长循环Challenge 3:靶向靶向Challenge 4:渗透渗透Challenge 5:细胞摄取细胞摄取Challenge 6:制剂化制剂化基于纳米载体基于纳米载体siRNA给药系统给药系统药用高分子材料siRNA药物专家讲座第18页EngineeringNanoparticlesforsiRNADeliveryExtendedCirculationTissueTargetingPenetrationCellinternalization药用高分子材料siRNA药物专家讲座第19页脂质体类脂质体类siRNA纳米载体纳米载体药用高分子材料siRNA药物专家讲座第20页脂质体类脂质体类siRNA纳米载体纳米载体药用高分子材料siRNA药物专家讲座第21页StableNucleicAcidLipidParticle(SNALP)药用高分子材料siRNA药物专家讲座第22页StableNucleicAcidLipidParticle(SNALP)Meanparticlesize:14012nmMeanencapsulationefficiency:93%3%Nucleicacid/lipidratio:424 g/mol药用高分子材料siRNA药物专家讲座第23页siRNA-SNALPwithalongerhalf-lifeinplasmaandliverreducedserumHBVDNAtitersinmousemodelfollowingintravenousinjectionNature Biotechnology23,1002-1007()药用高分子材料siRNA药物专家讲座第24页ApoB-siRNA-SNALP resulted in silencing of ApoB-siRNA-SNALP resulted in silencing of ApoB mRNA expression in liver and ApoB mRNA expression in liver and significant reductions in ApoB protein,significant reductions in ApoB protein,serum cholesterol and low-density serum cholesterol and low-density lipoprotein levelslipoprotein levelsNature441,111-114(4May)药用高分子材料siRNA药物专家讲座第25页高分子类高分子类siRNA给药系统给药系统药用高分子材料siRNA药物专家讲座第26页StericCoat(Inert)ActiveCoreExposedTargetingLigandsCleavableLink(Shedding)LigandsStericpolymerCarrierCleavablelinkage+siRNAPayload水溶性阳离子高分子纳米载体水溶性阳离子高分子纳米载体:药用高分子材料siRNA药物专家讲座第27页NUCLEIC ACIDS RESEARCH 32(19):Art.No.e149 药用高分子材料siRNA药物专家讲座第28页PNAS,104,5715-5721靶向修饰水溶性阳离子高分子纳米载体靶向修饰水溶性阳离子高分子纳米载体:药用高分子材料siRNA药物专家讲座第29页Cancer Research,65,8984-8992药用高分子材料siRNA药物专家讲座第30页LigandPEGDegradablelinkagesiRNAJACS,127,1624-1625 靶向修饰水溶性高分子靶向修饰水溶性高分子-siRNA键键合物合物:药用高分子材料siRNA药物专家讲座第31页药用高分子材料siRNA药物专家讲座第32页JACS,126(42),13612-13613 药用高分子材料siRNA药物专家讲座第33页Loading siRNA post nanoparticle formationLoading siRNA post nanoparticle formationPEG:prolonged blood circulationPEG:prolonged blood circulationBiocompatibleBiocompatibleDegradable,potentially intracellular siRNA releaseDegradable,potentially intracellular siRNA releaseCo-delivery of chemotherapeutic drug for synergistic effectCo-delivery of chemotherapeutic drug for synergistic effect+siRNA亲水嵌段疏水嵌段带正电荷嵌段阳离子胶束阳离子胶束/siRNA复合纳米颗粒复合纳米颗粒:药用高分子材料siRNA药物专家讲座第34页abc30 minFAM-siRNA12 h24 hRho-PTX30 min12 h24 hRho-PTXMicelleplexFAM-siRNAFAM-siRNAPBSabcdeabcdeabcdeRho-PTXMicelleplexNCsiRNA+MicelleplexFAM-siRNAbcdeaSun TM,et al.,ACS Nano,5,1483-1494 药用高分子材料siRNA药物专家讲座第35页Days post-xenografting121620242832364044Tumor Volume(mm3)100200300400500600PaclitaxelMicelleplexNCsiRNAPaclitaxelMicelleplexsiPlk1PaclitaxelMicelleplexNCsiRNA+MicelleplexsiPlk1MicelleplexsiPlk1PBSBlank MicellesMicelleplexNCsiRNASun TM,et al.,ACS Nano,5,1483-1494-actin020406080100120Plk1 mRNA(%of Control)MicelleplexNCsiRNAPBSBlank micellesMicelleplexsiPlk1PaxlitaxelMicelleplexPaxlitaxelMicelleplexsiPlk1PaxlitaxelMicelleplexNCsiRNA+MicelleplexsiPlk1Plk1药用高分子材料siRNA药物专家讲座第36页KimA.Woodrow,W.MarkSaltzmanetal.,Nature Materials,8,526533ChristopherJ.Cheng,W.MarkSaltzman,Biomaterials,32,61946203siRNA包载效率低下，仅为包载效率低下，仅为21%！1gsiRNA当前价格为当前价格为200万！万！基于聚乙二醇基于聚乙二醇-聚乳酸聚乳酸siRNA纳米给药体系纳米给药体系药用高分子材料siRNA药物专家讲座第37页Organicphase(polymer/lipid)aqueousphase(siRNA)Suchnanoparticles,whichisbasedFDAapprovedPEG-PLA,exhibithighencapsulationefficiencyofsiRNA(about96%).RemovingtheorganicsolventSecondemulsionMorewaterpolymersiRNACationic lipidPEG-PLA/Cationiclipid/siRNAnanoparticlesFirstemulsionCationicLipidAssistedNanoparticles:CLAN基于基于CLAN技术设计技术设计siRNA给药系统给药系统药用高分子材料siRNA药物专家讲座第38页基于基于CLAN技术设计技术设计靶向靶向siRNA给药系统给药系统药用高分子材料siRNA药物专家讲座第39页NatureBiotechnol.23,709717()抗体类抗体类siRNA给药系统给药系统药用高分子材料siRNA药物专家讲座第40页M Sioud1,Gene Therapy,13,194195药用高分子材料siRNA药物专家讲座第41页思索题RNAi原理和siRNAsiRNA给药载体有几个，分别是什么，并简单描述。siRNA和质粒DNA差异，它们给药方式有何区分以及一致地方。siRNA和质粒DNA针对疾病治疗原理有什么差异。药用高分子材料siRNA药物专家讲座第42页