CN110665010A - 用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物及其制备方法 - Google Patents

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陶耀业
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Abstract

本发明公开了一种用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，包括连接有透明质酸的纳米粒以及装载在所述纳米粒上的miR‑33拮抗剂。本发明公开了一种用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物的制备方法，包括：氨基化的纳米粒与透明质酸通过酰胺化反应，制备得到连接有透明质酸的纳米粒，得到的纳米粒对miR‑33拮抗剂进行装载，得到所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物。本发明采用共价偶联的方式将透明质酸修饰于介孔二氧化硅纳米粒表面，同时负载miR‑33拮抗剂，能够有效的避免体内大量内皮网状组织的清除，实现体内的长循环及肝靶向，更好地积聚于脂肪变的肝脏部位发挥药效。

Description

用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物及其制备方法
技术领域
本发明属于药物设计技术领域，具体是涉及一种用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物及其制备方法。
背景技术
我国脂肪肝患者已高达1.2亿，已超过病毒性肝炎，成为我国的第一大肝病。脂肪肝患者常常伴发脂质代谢紊乱，这不仅增加了动脉粥样硬化、高血压、冠心病等心脑血管疾病患病风险，而且容易导致肝纤维化、肝硬化，甚至肝衰竭和肝癌。同时，脂质代谢紊乱是肝移植术后病人的常见并发症之一，显著影响移植患者预后。
miR-33，是一种在进化上高度保守的小分子非编码RNA，分为miR-33a和miR-33b两个亚型。miR-33a由SREBP2的16号内含子编码，SREBP2主要调控细胞内的胆固醇合成和摄取；miR-33b是由SREBP1c的17号内含子区域编码，SREBP1c可选择性调控脂肪酸和甘油三脂合成。miR-33与其对应的SREBP共转录，且两者的表达成正相关，这表明miR-33能够参与到受SREBP调控的多种生理过程中。相关研究抑制内源性miR-33a和miR-33b可有效升高血清中高密度脂蛋白(HDL)并降低极低密度脂蛋白(VLDL)水平，降低心脑血管疾病的发病风险。现有的miR-33抑制剂(inhibitor)及拮抗剂(antagomir)存在着靶向性差、生物相容性差及疗效有限等多种问题。为了解决miR-33拮抗剂体内疗效有限等问题，增强miR-33拮抗剂的肝靶向性，并延长其体内的循环周期，需要对miR-33拮抗剂进行保护并采用肝靶向性的结构设计。
本专利申请的发明人徐骁教授及其团队长期致力于肝移植术后原病复发、代谢病的分子机制和防治研究，主持“肝移植原病复发的分子机制及防治研究”国家杰出青年基金、“免疫代谢稳态失衡在移植肝早期功能不全中的作用及机制研究”国家自然科学基金重点项目，“供肝LXR/SREBP/miR-33a反馈环路调控脂质代谢稳态的作用及机制研究”国家自然科学基金面上项目等多项代谢病相关国家级科研项目，提出“供肝基因调控移植术后代谢微环境并参与原病复发”的全新理念，首次揭示了供肝miR-33在肝移植术后的脂质代谢紊乱中起到了关键作用，但目前尚缺乏有效的手段来降低供肝miR-33表达水平以达到肝移植受者脂质代谢紊乱的防治，本发明首次提出装载miR-33拮抗剂的纳米药物制备方法及技术并运用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗。
发明内容
本发明提供了一种装载miR-33拮抗剂的能够有效的实现对脂肪变的肝脏细胞靶向的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物及其制备方法。本发明将透明质酸(hyaluronic acid,HA)共价偶联于介孔(比如二氧化硅)纳米粒(mesoporous silicananoparticles，MSN)表面，并通过静电吸附装载携带负电的miR-33拮抗剂。表面修饰有透明质酸的介孔二氧化硅纳米粒能够有效的靶向CD44高表达的脂肪变肝脏细胞，同时物理吸附的miR-33拮抗剂能够避免人体内内皮网状系统的清除，延长其体内循环周期，提高对脂肪肝及脂质代谢紊乱的疗效。
一种用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，包括连接有透明质酸的纳米粒以及装载在所述纳米粒上的miR-33拮抗剂。
作为优选，所述纳米粒与所述miR-33拮抗剂的质量比大于20：1。进一步优选大于50:1。
作为进一步优选，所述纳米粒与所述miR-33拮抗剂的质量比为(40～400)：1。作为更进一步优选，所述纳米粒与所述miR-33拮抗剂的质量比为(40～300)：1。
作为优选，所述连接有透明质酸的纳米粒的平均粒径为50～1000纳米。作为进一步优选，所述连接有透明质酸的纳米粒的平均粒径为100～800纳米；更进一步优选为100～300nm。
作为优选，所述纳米粒为氨基化的介孔二氧化硅纳米粒与透明质酸经过酰胺化反应得到。所述氨基化的介孔二氧化硅纳米粒的平均粒径为10～1000nm，进一步优选为20～600纳米，更进一步优选为20～300纳米。
作为优选，所述miR-33拮抗剂为miR-33a拮抗剂、miR-33b拮抗剂或者miR-33a拮抗剂、miR-33b拮抗剂混合物。作为进一步优选，所述miR-33拮抗剂为miR-33a拮抗剂。
一种上述任一权项技术方案所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物的制备方法，包括：氨基化的纳米粒与透明质酸通过酰胺化反应，制备得到连接有透明质酸的纳米粒，得到的纳米粒对miR-33拮抗剂进行装载，得到所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物。
本发明中所述装载miR-33拮抗剂的肝靶向介孔二氧化硅纳米粒结构及制备示意图如图11。
作为优选，所述纳米粒可以选择多种可以用于人体用药的载体，可以是聚合物纳米粒或者介孔二氧化硅纳米粒。作为优选，所述纳米粒为介孔纳米粒，进一步优选为介孔二氧化硅纳米粒；平均粒径为20-200nm。
本发明的氨基化的纳米粒既可以自制产品，也可以是直接采用市售产品。
采用自制的方法制备所述氨基化的纳米粒时，作为优选，氨基化的纳米粒由介孔纳米粒与3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应得到。以介孔二氧化硅纳米粒为例，具体为：介孔二氧化硅溶于溶剂(比如二甲基亚砜)中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，于40～50℃，搅拌反应10～30小时后，将反应液离心，弃去上清液，并用乙醇及超纯水分别洗涤若干次后，真空干燥得到氨基化介孔二氧化硅。所述介孔二氧化硅与3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量摩尔比为1g：(1～5)mmol；进一步优选为1g：(1.5～2.5)mmol。
作为优选，所得氨基化的纳米粒的平均粒径为10～1000nm，进一步优选为20～600纳米，更进一步优选为20～300纳米。
作为优选，在缩合剂的作用下，氨基化的纳米粒与透明质酸进行所述的酰胺化反应；所述缩合剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)；反应溶剂为二甲基亚砜。具体为：将透明质酸溶于溶剂(比如DMSO)中，加入EDC，于30～45℃下，搅拌5～10分钟后，加入NHS，于30～45℃，反应0.5～2小时；得到的氨基化介孔二氧化硅，加入上述反应体系中，于30～45℃，反应2～4小时后，后处理(将反应液转移至透析袋(MwCO＝2000)中，在PBS溶液中透析3天后，将透析袋内溶液冻干)得到表面透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒。所述透明质酸与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量摩尔比分别为1mg：(30～70)mmol和1mg：(10～40)mmol；进一步优选为1mg：(40～50)mmol和1mg：(20～30)mmol。透明质酸与氨基化介孔二氧化硅的质量比为1:2.5～4.5；进一步优选为1:3～4。
作为优选，所述表面透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒平均粒径为50～1000纳米。作为进一步优选，所述连接有透明质酸的纳米粒的平均粒径为100～800纳米；更进一步优选为100～300nm。
作为优选，所述连接有透明质酸的纳米粒通过物理吸附装载所述的miR-33拮抗剂。制备时，可采用吸附的方式进行，具体为：取miR-33拮抗剂溶于DEPC水中，与透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒的乙醇溶液混合，置于常温搅拌1～3小时后，后处理得到本发明所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物颗粒或者分散液，也可以根据需要制作为其他类型的制剂。
作为优选，连接有透明质酸的纳米粒与miR-33拮抗剂的质量比大于20：1。进一步优选大于50:1。作为更进一步优选，所述连接有透明质酸的纳米粒与miR-33拮抗剂的质量比为(40～400)：1。作为更进一步优选，所述连接有透明质酸的纳米粒与所述miR-33拮抗剂的质量比为(40～300)：1。
本发明的纳米粒可以直接购自市售产品，也可以采用自制方法制备，采用自制方法制备时，以介孔二氧化硅为例，可以采用如下方法：
在超纯水中加入乙醇、十六烷基三甲基溴化铵、三乙醇胺(298.0mg,，并于pH＝9～11，50～70℃，400～700rpm的条件下搅拌至反应液混合均匀，后逐滴加入正硅酸乙酯，反应至反应液呈乳白色悬浊液，离心，洗涤，干燥得到介孔二氧化硅。所述十六烷基三甲基溴化铵、三乙醇胺与正硅酸乙酯的摩尔比分别为1：(3～6)和1：(1～3)；分别进一步优选为1：(4～5)和1：(1.5～2)。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)介孔二氧化硅纳米粒生物毒性低、生物相容性佳，比表面积及比孔容大，能够通过物理吸附作用高效的负载各种药物，已被广泛的应用于药物递送领域。
(2)透明质酸作为自然界广泛存在的酸性粘多糖，能够特异性的与细胞膜表面的CD44受体结合。相关研究表明，在肝脏脂肪变、纤维化、癌变等病变过程中，肝细胞CD44受体表达将上升。本发明采用共价偶联的方式将透明质酸修饰于介孔二氧化硅纳米粒表面，能够有效的实现对脂肪变的肝脏细胞靶向。
(3)透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒负载miR-33a拮抗剂能够有效的避免体内大量内皮网状组织的清除，实现体内的长循环及肝靶向，更好地积聚于脂肪变的肝脏部位发挥药效。
附图说明
图1为实施例1中制备的氨基化介孔二氧化硅纳米粒透射电镜图；
图2为实施例1中制备的氨基化介孔二氧化硅纳米粒粒径分布图；
图3为实施例2中制备的透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒透射电镜图；
图4为实施例2中制备的透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒粒径分布图；
图5为实施例2中的红外图谱；
图6为实施例3中的核酸凝胶电泳图谱；
图7-10为实施例4中的对照组及实验组小鼠体重变化、血清总甘油三酯、小鼠肝脏HE及油红染色；
图11为本发明的装载了miR-33a拮抗剂的肝靶向介孔纳米粒的制备方法示意图。
具体实施方式
以下具体实施方式用来进一步说明本发明。
实施例中涉及的原料功能和用途如下：
材料 用途
十六烷基三甲基溴化铵 模板剂/阳离子表面活性剂
三乙醇胺 模板剂
正硅酸乙酯 硅基原料
3-氨基丙基三乙氧基硅烷 硅烷偶联剂
EDC、NHS 酯化反应催化剂
实施例1氨基化介孔二氧化硅纳米粒的制备
(1)在8.0mL超纯水中加入0.50mL乙醇、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB，298.9mg，0.820mmol)、三乙醇胺(298.0mg,2.00mmol)，并于pH＝10.0，60℃，500rpm的条件下搅拌至反应液混合均匀，后逐滴加入正硅酸乙酯(TEOS，729.2mg，3.50mmol)，反应6小时至反应液呈乳白色悬浊液。将反应液离心并用乙醇及超纯水分别洗涤3次后，真空干燥得到介孔二氧化硅。取200.0mg干燥后的介孔二氧化硅溶于20mL二甲基亚砜，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES，99.6mg，0.450mmol)，于45℃，500rpm下反应。反应24h后，将反应液离心，弃去上清，并用乙醇及超纯水分别洗涤3次后，真空干燥得到氨基化介孔二氧化硅(MSN-NH2)。投射电镜图见图1，粒径测试结果见图2，粒径统计、PDI及Zeta电位统计见表1。
表1
Figure BDA0002213907800000061
实施例2表面透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒的制备
将透明质酸(HA，2.2mg)溶于3mLDMSO中，超声至透明质酸充分溶解。加入EDC(19.5mg，0.102mmol)，于37℃，300rpm下搅拌5分钟后，加入NHS(6.2mg,0.054mmol)，于37℃，300rpm反应1小时。取实施例1制备得到或由西安瑞禧生物科技有限公司购置的尺寸为30-200nm的氨基化介孔二氧化硅7.5mg，加入上述反应体系中，于37℃，300rpm继续反应。3小时后，将反应液转移至透析袋(MwCO＝2000)中，在PBS溶液中透析3天后，将透析袋内溶液冻干，得到表面透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒(MSN-HA)。投射电镜图见图3，粒径测试结果见图4，透明质酸(HA)、氨基化介孔二氧化硅(MSN-NH2)及表面修饰透明质酸的介孔二氧化硅(MSN-HA)的红外谱图(图5)可见，MSN-HA包含特征性的HA1319.2cm-1处的酰胺带III吸收峰及1650cm-1处的羧基反对称伸缩振动峰，同时可见MSN-HA包含了特征性的MSN-NH2 1550cm-1氨基的剪式振动峰。粒径统计、PDI及Zeta电位统计见表1。
实施例3装载有miR-33a拮抗剂的肝靶向介孔二氧化硅纳米粒的制备
取0.1mg miR-33a拮抗剂溶于100μL DEPC水中，并分别与500μL含2.5，5.0，10.0，20.0及30.0mg透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒的乙醇溶液混合，置于常温搅拌。2小时后，将反应液离心，弃去上清，向沉淀中加入60μL DEPC水，将纳米粒分散均匀后，加入到含Gel-Green的琼脂糖凝胶中进行凝胶电泳实验。核酸凝胶电泳图谱(图6)结果显示，当纳米粒与miR-33a拮抗剂质量比大于50:1时，透明质酸修饰的介孔二氧化硅纳米粒能够高效的装载miR-33a拮抗剂。
实施例4装载有miR-33a拮抗剂的肝靶向介孔二氧化硅纳米粒用于脂肪肝小鼠的治疗
将12只6周龄的C57小鼠随机分成对照组及实验组，高脂饲养4周。从第三周开始，实验组小鼠每周注射2次按介孔二氧化硅25mg/kg(介孔二氧化硅/miR-33拮抗剂质量比为100:1，具体可按实施例3中的操作进行)静脉注射100μL纳米粒溶液；对照组每周静脉注射两次100μL生理盐水。在实验周期内，每周2次称量小鼠体重并取100μL小鼠血清进行总甘油三酯的检测，并于4周后以人道主义的方式处死小鼠，取小鼠肝脏进行油红及HE染色。小鼠的体重增长结果显示(图7，Control为对照组，miR-MSN为用药组)，对照组第28天的相对体重变化率为155±5％，而miR-MSN组小鼠体重相对变化率为141±3％，与注射药物前高脂喂养小鼠的第14天的相对体重变化率(138±5％)相近，表明miR-MSN能够有效控制高脂喂养小鼠的体重进一步增长。同时，小鼠血液总甘油三酯(total glyceride，TG)水平监测结果显示(图8，Control为对照组，miR-MSN为用药组)，在注射四次miR-MSN后，miR-MSN组小鼠的总甘油三酯水平与高脂喂养初期的水平相近。第28天的肝脏切片的油红(图9)及HE染色(图10)结果显示，miR-MSN组小鼠肝脏的脂肪变程度远低于对照组小鼠，同时也并未见到明显的肝脏损伤。综合上述结果，制备得到的装载miR-33a拮抗剂的肝靶向介孔二氧化硅纳米粒在未造成明显肝脏损伤的情况下，能够有效降低小鼠血中的总甘油三酯水平，显著缓解了肝脏的脂肪变程度，控制小鼠体重的增长。

Claims (10)

1.一种用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，其特征在于，包括连接有透明质酸的纳米粒以及装载在所述纳米粒上的miR-33拮抗剂。
2.根据权利要求1所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，其特征在于，所述纳米粒与所述miR-33拮抗剂的质量比大于20：1。
3.根据权利要求1所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，其特征在于，所述纳米粒与所述miR-33拮抗剂的质量比为(40～400)：1。
4.根据权利要求1所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，其特征在于，所述纳米粒的平均粒径为50～1000纳米。
5.根据权利要求1所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，其特征在于，所述纳米粒为氨基化的介孔二氧化硅纳米粒与透明质酸经过酰胺化反应得到。
6.根据权利要求1所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物，其特征在于，所述miR-33拮抗剂为miR-33a拮抗剂、miR-33b拮抗剂或者miR-33a拮抗剂、miR-33b拮抗剂的混合物。
7.一种权利要求1～7任一权项所述用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物的制备方法，其特征在于，包括：氨基化的纳米粒与透明质酸通过酰胺化反应，制备得到连接有透明质酸的纳米粒，得到的纳米粒对miR-33拮抗剂进行装载，得到所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物。
8.根据权利要求7所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物的制备方法，其特征在于，氨基化的纳米粒由介孔纳米粒与3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应得到。
9.根据权利要求7所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物的制备方法，其特征在于，在缩合剂的作用下，氨基化的纳米粒与透明质酸进行所述的酰胺化反应；所述缩合剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺及N-羟基琥珀酰亚胺；反应溶剂为二甲基亚砜。
10.根据权利要求7所述的用于脂肪肝及脂质代谢紊乱治疗的核酸药物的制备方法，其特征在于，所述连接有透明质酸的纳米粒通过物理吸附装载所述的miR-33拮抗剂。
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