磁性转染：一种新型的基因转染技术

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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Fe3O4(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