文献：ROS Activatable siRNA-Engineered Polyplex for NIR-Triggered Synergistic Cancer Treatmen

文献链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32584027/

作者：Mengjie Zhang , Yuhua Weng , Ziyang Cao , Shuai Guo , Bo Hu , Mei Lu , Weisheng Guo , Tongren Yang , Chunhui Li , Xianzhu Yang , Yuanyu Huang

相关产品：NHS（N-羟基琥珀酰亚胺）

EDC（碳二亚胺类化合物）

mPEG45-COOH（甲氧基聚乙二醇45-羧基）

原文摘要：

Small interfering RNA (siRNA) shows excellent pharmaceutical prospects in treating diverse life-threatening diseases. Photodynamic therapy (PDT) is a clinically-employed non-invasive treatment method that can trigger selective damage towards targeted tissue and cells. However, insufficient delivery of siRNA and photosensitizer to cancer cells remarkably hindered the application of siRNA and PDT in the treatment of cancer. In this study, a unique reactive oxygen species (ROS)-activatable polyplex consist of PEGylated cationic polymer, ROScleavable linker, photosensitizer Ce6 and RRM2-against siRNA, termed as PPTC/siRNA, was engineered. Upon irradiation of near infrared (NIR) light, the polyplex efficiently generated ROS, which triggered degradation of the ROS-sensitive linker, disassembling the complex, destabilization of cell membrane, and significantly accelerated cellular entry and endosomal escape of siRNA. Besides of achieving effective siRNA internalization and gene silence in cancer cells in vitro, PPTC/siRNA synergistically inhibited tumor growth in both cell line-derived xenograft (CDX) and patient-derived xenograft (PDX) hepatocellular carcinoma murine models by repressing RRM2 expression (reducing cell proliferation) and triggering photodynamic killing (enhancing cell apoptosis). Proposed polyplex also showed ideal safety profiles both in cell line and in animal. It provides a novel strategy for NIR-triggered RNAi and PDT combinational cancer treatment.

N-羟基琥珀酰亚胺是一种有机化合物，其分子式为C4H5NO3。它含有一个活泼的羟基，这个羟基可以与其他化合物中的羧基（-COOH）发生反应，形成活性酯。这种活性酯在温和的条件下能与胺基（-NH₂）发生反应，生成酰胺键。

EDC是一种碳二亚胺类化合物，其化学结构中含有一个碳二亚胺官能团（-N = C = N -），这个官能团是它具有高化学活性的关键部分。EDC 是一种白色结晶粉末，可溶于水和许多有机溶剂，如乙醇、二氯甲烷等。它在酸性条件下能与羧基（-COOH）反应，形成一个活性中间体，这个中间体可以与胺基快速反应，生成酰胺键（-CONH -）。

mPEG45 - COOH 表示一种聚乙二醇（PEG）衍生物。其中 “m” 代表甲氧基，这表明聚乙二醇链的一端是甲氧基。“45” 通常是指聚乙二醇的聚合度相关的参数，它与分子量等性质有关。“COOH” 表示另一端是羧基。聚乙二醇部分是由多个乙二醇单元连接而成的长链结构，这种结构使得它既有聚乙二醇的特性，又有羧基的化学活性。基于这些物质的相关性能，该文献介绍PPTC/siRNA合成流程如下：

图：机理示意图

将无水3-巯基丙酸和无水丙酮混合在一起，并在室温下在氯化氢中搅拌。之后，将溶液放在冰上，反应中止。用正己烷来清洗混合物。然后，得到了含有可裂解连接剂的产物3,3′-（丙烷2,2-二烷基双（磺胺二基））二丙酸。然后，将可裂解的连接剂、NHS和EDC在无水的氮气气氛下的DMF中混合，搅拌2h。将支枝PEI溶解在DMF中，一滴一滴地加入混合物中。反应24 h后，形成中间产物PEI-TK。最后，将光敏剂Ce6、mPEG45-COOH、NHS和EDC溶解在无水DMF中，并混合在一起。将此混合物与PEI-TK DMF溶液逐滴轻轻混合，并休克24 h。为了去除多余的可裂解基团和DMF，产物用DMSO透析。mPEG-PEI-TK-Ce6聚合物（PPTC）的最终产物是通过额外的冻干过程得到的。利用核磁共振波谱确定可裂解基团和PPTC的结构。

为了制备PPTC/siRNA多聚体，将PPTC溶解在适当浓度的DEPC水中。然后将siRNA轻轻地加入到PPTC溶液中。在室温下孵育后，PPTC/siRNA多聚体形成并准备使用。采用动态光散射分析PPTC/siRNA的zeta电位和尺寸分布。采用透射电镜检测PPTC/siRNA复合体的粒径分布和形貌。

图：电镜图像

结论：

该文献成功制备了基于NHS, EDC, mPEG45-COOH 合成的一种活性氧（ROS）激活多聚，包括聚乙二醇化阳离子聚合物、可裂连接剂、光敏剂Ce6和RRM2对抗siRNA（PPTC/siRNA）。该多聚体在细胞系和动物中显示出理想的安全性。数据显示PPTC/siRNA具有良好的协同抗tumour作用，为PDT和RNAi联合治愈提供了一种新的策略。