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磁性转染:一种新型的基因转染技术
作者:windboy 来源:丁香园 时间:2007-8-4


    图2 磁性转染体内治疗示意图 (引自www.ferx.com
    MTC: magnetic targeted carrier

    2. 磁性转染的优点

    体外实验和动物实验表明,磁性转染做为一种新型的基因转染技术,有着靶向性强、转染效率高的优点。在体外磁性转染实验中,C Bergemann等将携带有IL-2、IL-7基因的质粒与离子交换型磁性纳米颗粒结合后,通过扩散作用使磁性复合物进入细胞内,孵育12小时后检测结果显示:应用磁性转染的细胞产生的白介素含量比相同条件下的裸质粒转染高4倍。F Scherer等对比了磁性转染与传统的转染方式对NIH3T3和CHO-K1细胞的转染效率,结果亦清楚的显示,磁性转染可以在极短的时间(10分钟)内达到峰值,而普通转染方式一般需要2-4小时。同时,磁性转染组的转染率也大大高于对照组。在此基础上,F Scherer进一步做了动物体内磁性转染实验。他以LacZ做为目的基因,将磁性转染复合物灌入大鼠和小鼠的胃内,在大鼠的回肠部和小鼠的胃所对应处外加磁场,并设不加磁场组做为对照。作用20分钟后,取出相关组织进行X-gal染色。镜下观察显示,在外加磁场作用下,靶部位的转染效率明显提高,且转染作用局限于该部位。这些开创性的研究初步显示,磁性转染做为一种新型的基因转染技术具有一定的可行性,其在靶向性、转染效率等方面具有独特的优势,为基因治疗开辟了新的思路。

    3. 磁性转染面临的问题
    虽然磁性转染与传统的基因转染方式相比,有着潜在的较大的优势,引起国内外许多学者的关注。但目前该研究尚处于初期阶段,距离体内应用尚有很大距离,存在着许多尚待解决的问题,其中某些也是基因治疗所面临的共同问题。
    网状内皮系统(reticuloendothelial system, RES)是机体十分重要的防御系统,对于自身体内衰老的细胞或代谢的产物,以及侵入体内的异物能迅速的识别和清除。从静脉或动脉输入的磁性转染复合物,对于机体而言也是一种异物。如何躲避网状内皮系统的清除是进行体内磁性转染的第一步。目前的研究表明,这一过程的成功与否,即代谢过程的长短,与磁性微球的大小、磁性、表面电位、生物相容性,以及外加磁场的强度和梯度有关。机体内部血管的走行和血流的方向、速度对其也有影响。一般认为,当磁性微球足够小(<100nm)时,可以逃避网状内皮系统的识别,而不被当作异物被清除。另外,磁性颗粒本身没有磁性但具有良好的磁响应性也十分重要,即在有外加磁场时,颗粒表现为有磁性,当撤去外加磁场时,磁性消失,剩磁为零。只有这样,磁性微球才不会因为相互间的磁引力作用而聚集堵塞血管或被网状内皮系统识别。同时,也要避免由于微球表面的基团或电荷与血管内皮或其它细胞发生离子交换、非特异性的结合,以至引起磁性微球非特异性的分布,到达靶部位的微球减少。另外,当磁性微球的磁响应性一定,外加磁场的强度越强、梯度适合时,到达靶部位的磁性微球也将越多。

    磁性转染复合物躲过了机体的防御系统,顺利到达靶部位后,细胞会以胞吞的形式将其摄入胞内。此时,要使目的基因整合到宿主细胞基因组,复合物又将面临一系列的障碍。与传统基因转染过程相似,磁性微球通过胞膜进入细胞,形成胞内体。胞内体被溶酶体吞噬后,如果目的基因在溶酶体内没能被有效保护,则会被溶酶体酶降解。如果目的基因能通过胞浆到达细胞核,如何穿过核膜进入核内又是一个难题。
    因此,要进一步发挥磁性转染的靶向性和高效率,使其能够有效的应用于临床,需要综合磁学技术、材料技术、纳米技术、高分子化学技术和医学生物技术等等,进行更加深入细致的研究。

    结语
    磁性转染是近年来提出的一种新型基因转染技术,是目前国际上多种疾病的基因治疗,尤其是肿瘤基因治疗领域的前沿课题,有着巨大的潜力。该技术由于转染效率高,靶向性强、安全性好、成本相对低廉等优点而倍受关注。相信随着科学技术的迅猛发展,各门学科更紧密的协作,磁性转染技术将会逐步发展成熟,最终成为人类战胜疾病的有效手段之一。

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