磁性转染：一种新型的基因转染技术

摘要 基因转染是基因治疗的关键步骤之一。目前所采用的转染技术主要是病毒载体系统和非病毒载体系统，它们各有优缺点。病毒载体转染效率比较高，但其免疫原性大、靶向性差，并有着潜在的致瘤性。非病毒载体安全性和靶向性较好，但转染效率一直欠佳。因此，寻求一种理想的转染方式，将二者的优势相结合，使目的基因靶向、安全并高效的整合到靶细胞基因组，是基因治疗成功的关键。随着纳米技术和磁性材料在医学上的应用，一种新型的基因转染技术—磁性转染(magnetofection)应运而生。它是一种将目的基因分子与磁性纳米微粒结合形成磁性微球，利用外加磁场力的导向作用使其高效靶向的转运到靶器官，发挥治疗作用的方法。本文将就磁性转染技术的原理、优点以及所面临的问题做一综述。

关键词 磁性转染 基因治疗 转染效率 纳米微粒

前言
1990年，人类对腺苷酸脱氨酶（ADA）缺陷所致的先天性免疫缺陷综合征进行了历史上首例基因治疗，并取得一定疗效。十余年来，基因治疗作为一种很有潜力的治疗手段，为许多疑难病症带来了希望。但它依然面临着许多问题和困难，距离临床应用还有很长的一段距离。目前最主要的障碍之一是：如何有效的将目的基因释放到机体靶细胞而副作用最小，即基因转染的效率、靶向性和安全性的问题。因此，寻求一种合适的转移方法或载体，使目的基因靶向、安全并高效的整合到靶细胞基因组，是基因治疗成功的关键。目前基因治疗中所使用的载体主要有病毒载体和非病毒载体。由于转染的效率比较高，目前大多数的基因治疗项目使用病毒载体。但是病毒载体存在着潜在致瘤性、免疫原性高、所能携带的目的基因容量小、靶向性差等缺点。非病毒载体系统是一种包括裸DNA注射、阳离子脂质体、阳离子高分子等等的基因转移体系。与病毒载体系统比较，它有较好的安全性和靶向性，但转染效率一直欠佳。因此，如何把两者的优点结合在一起，成为新的研究热点。

随着纳米技术和磁性材料在医学上的应用，人们已经能把化疗药物与磁性纳米微粒相结合，在外加磁场的作用下，靶向治疗肿瘤。纳米级磁性材料具有靶向性好、免疫原性低、 生物 安全性高的优点。在外加磁场作用下，其流向及流速可以控制，具有可控性。于是人们自然想到把DNA、RNA、PNA、dsRNA等基因分子与磁性纳米微粒结合，在外加磁场作用下到达靶器官，进入细胞内，使目的基因与宿主细胞基因组整合，发挥治疗作用，即磁性转染(Magnetofection)。

1. 磁性转染的原理
磁性转染技术是将磁性颗粒和某些 生物 大分子通过化学共价键或物理粘附作用相结合，形成具有磁响应性的微粒。然后通过磁性微粒的表面活性与传统的病毒或非病毒载体耦联，再与目的基因相结合，亦或直接与目的基因相结合，构成载附基因的磁性微球(Magnetic Microsphere)（见图1）。在外加梯度磁场的作用下，磁性微球会随着磁场力的导向浓集于靶位器官或组织。在细胞的胞吞作用下，磁性微球进入细胞内，目的基因释放，从而发挥高效靶向治疗作用（见图2）。
目前磁性颗粒多采用纳米级的Fe ₃ O ₄ (Magnetite)，该物质具有良好的超顺磁性(superparamagnetic)和生物安全性。而与其结合的生物大分子则有多种选择，如聚乙烯亚胺(Polyethylenimine, PEI)、葡聚糖(Dextran)，以及明胶、淀粉等，它们各有优缺点，起着表面分散剂或/和表面活性剂的作用。
+ 目的基因→载附基因的磁性微球

图1 载附基因磁性微球的制备流程图