一種鹼基乙酸甘油醚酯分子，其化學合成方法及其在基因治療領域的應用的製作方法

2023-04-23 00:44:41

專利名稱：一種鹼基乙酸甘油醚酯分子，其化學合成方法及其在基因治療領域的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鹼基乙酸甘油醚酯分子及其化學合成方法。本發明還涉及這類鹼基乙酸甘油醚酯分子在基因轉運領域的應用，這類分子結構在生物材料及基因治療領域有潛在的應用前景。本發明屬於新型生物材料領域，
背景技術：
基因治療作為多種先天性及獲得性疾病的潛在治療手段，具有廣闊的臨床應用前景。核酸的分子量較大，不能主動跨過細胞膜。而且，核酸類藥物的血清穩定性不好，容易被血清中的核酸酶降解；在整體給藥後，核酸藥物難以靶向性地在病患部位聚集。因此，尋找有效的藥物輸送系統以提高基因藥物的穩定性、靶向性和透膜性是實現基因治療臨床應用的關鍵。已經用於基因跨膜轉運的載體可以分為兩類:病毒類載體和非病毒類載體。病毒類載體轉染基因的效率較高。但是製備比較困難，並且可能導致機體細胞突變甚至癌變，毒副作用難以控制，所以並不適合作為藥物載體。非病毒類載體大多為人工合成，雖然轉染效率相對較差，但是種類繁多，結構性能可控，所以在基因運載中應用非常廣泛。已經用作基因轉運的非病毒類載體包括陽離子脂質體、陽離子聚合物、納米粒子等(Chem.Rev.2009, 109，259 - 302)。陽離子脂質體是應用最為廣泛的非病毒類基因載體。陽離子脂質體由兩親性分子組成。這類兩親性分子含有陽離子作為極性頭部，以及脂肪族長鏈作為非極性的尾部。陽離子脂質體依靠正負電荷間的庫侖力作用與核酸相結合，能夠有效地包載核酸。但是由於細胞膜表面帶有負電荷，而且血清 中也含有大量的電負性蛋白，所以陽離子脂質體具有較高的細胞毒性和血清毒性。另外，由於電性作用較強，陽離子脂質體與核酸結合比較緊密，跨膜後難以有效釋放。(Biomaterials 2008, 29，3477-3496)為了避免陽離子化合物帶來的這些問題，構建新型載體，利用另外的作用力代替電性作用，實現脂質體與核酸的結合就是一項比較重要的工作。近年來，利用氫鍵作用構建基因轉運的載體正越來越受到青睞。Milani等(J.Am.Chem.Soc.2007, 129，11664-11665)構建了一種核苷酸磷脂分子，利用腺嘌呤核苷作為極性頭部，在5』 -羥基位通過磷酸鍵連接脂肪酸甘油酯作為非極性的尾部。該核苷酸磷脂分子在水溶液中能夠形成有序排列的雙層膜狀結構，通過氫鍵作用包裹聚尿嘧啶核酸鏈。Toth等(Chem.Commun.2010,46, 3140-3142)報導了一種以鹼基作為頭部，脂肪鏈作為尾部的新型分子，證實了其與核酸單鏈的氫鍵結合作用。Chabaud等(BioconjugateChem.2006, 17，466-472)報導了一類帶有核苷結構的陽離子脂質體，具有較好的基因轉運效果。作者認為產生這種效果是因為鹼基與核酸之間的氫鍵作用。Moreau等(J.Am.Chem.Soc.2004, 126，7533-7539)人也報導了一系列中性核苷核苷磷脂分子，這類分子在水溶液中能形成凝膠結構，起到誘捕DNA的效果。雖然迄今為止，並沒有人報導脂質體類載體可以不依靠靜電相吸作用，僅僅依靠氫鍵將核酸轉運至細胞膜內，但是對已該領域的研究正方興未艾。

發明內容
本發明目的之一是提供一類鹼基乙酸甘油醚酯分子；本發明目的之二是提供上述鹼基乙酸甘油醚酯分子的化學合成方法；本發明目的之三是提供上述鹼基乙酸甘油醚酯分子在基因治療領域的應用。本發明上述目的是通過以下技術方案來實現的:一種鹼基乙酸甘油醚酯分子，其具有如式⑴所示的兩親性結構，即以鹼基-1-乙酸為極性頭部，以1，2- 二烷氧基甘油醚為非極性尾部，兩部分通過碳酸酯鍵連接，形成一
個既具有親水性也具有親脂性的兩親性結構。
權利要求
1.一種鹼基乙酸甘油醚酯分子，其特徵在於具有如式(I)所示的兩親性結構，即以鹼基-1-乙酸為極性頭部，以1，2-二烷氧基甘油醚為非極性尾部，兩部分通過碳酸酯鍵連接，形成一個既具有親水性也具有親脂性的兩親性結構:
2.根據權利要求1所述的鹼基乙酸甘油醚酯分子，其特徵在於，其所含鹼基，即式(I)中的Base基團，為天然嘌呤和嘧啶鹼基，即腺嘌呤、鳥嘌呤、次黃嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶及尿嘧啶。
3.根據權利要求1所述的鹼基乙酸甘油醚酯分子，其特徵在於，其所含脂肪長鏈，即式(I)中的R基團，為長度在8個碳到25個碳之間，飽和或不飽和的脂肪族碳鏈。
4.一種製備如權利要求1至3任一項所述鹼基乙酸甘油醚酯分子的化學合成方法，其特徵在於，以如式(II)所示鹼基-1-乙酸活化衍生物、如式(III)所示的1，2- 二脂肪醚甘油-3-醇原料，反應製得如權利要求1至3任一項中式(I)所示的鹼基乙酸甘油醚酯分子。
5.根據權利要求4所述的化學合成方法，其特徵在於，使用的如式(II)所示的鹼基-1-乙酸活化衍生物，其R』基團為氯或N-氧基-琥珀醯亞胺；使用的如式(III)所示的1，2- 二脂肪醚甘油-3-醇，其R基團為長度在8個碳到25個碳之間，飽和或不飽和的脂肪族碳鏈。
6.根據權利要求4或5所述的化學合成方法，其特徵在於，其包括以下步驟:(i)商業購買或者由簡單原料製備如式(II)所示的鹼基-1-乙酸活化衍生物、如式(III)所示的1，2- 二脂肪醚甘油-3-醇；(ii)用如式(II)所示的鹼基-1-乙酸活化衍生物、如式(III)所示的1，2- 二脂肪醚甘油-3-醇在有機溶劑中反應,或者加入鹼或酯縮合催化劑反應，得到如式⑴所示的目標產物。
7.根據權利要求6所述的合成方法，其特徵在於，步驟(ii)所用有機溶劑選自乙腈，N，N-二甲基甲醯胺，N-甲基吡咯烷，二氯甲烷，二氯乙烷，四氫呋喃，苯或其它非質子性溶劑中的一種或幾種的混合。
8.根據權利要求6或7所述的合成方法，其特徵在於，步驟(ii)中加入4-二甲氨基吡啶，三乙胺，吡啶、氫氧化鉀或氫氧化鈉中的一種或幾種作為添加劑，優選的，加入4-二甲氨基吡啶作為催化劑，加入吡啶或者三乙胺作為有機鹼。
9.權利要求1至3任一項所述的鹼基乙酸甘油醚酯分子在製備具有超分子結構的物質中的應用，優選的，所述的超分子結構為脂質體。
10.權利要求1至3任一項所述的鹼基乙酸甘油醚酯分子在製備用於基因治療的轉染試劑中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種鹼基乙酸甘油醚酯分子，其化學合成方法及其在基因轉運中的應用。該分子具有如式(I)所示的兩親性結構，即以鹼基-1-乙酸為親水性頭部，通過碳酸酯鍵連接作為疏水性尾部的甘油脂肪醚，形成一個兩親性分子。其中Base基團為常見的天然嘌呤和嘧啶鹼基，R基團為飽和或不飽和的脂肪族碳鏈。該化合物可以通過鹼基-1-乙酸的活化衍生物與1,2-二脂肪醚甘油-3-醇反應製得，原料廉價，合成方法簡單。該化合物可製備成脂質體等超分子結構，且沒有明顯的細胞毒性，其頭部的鹼基能夠結合核酸，並運載核酸進入細胞膜，因而，該化合物具有成為新型非陽離子基因載體的潛力，在基因治療領域將得到廣泛應用。
文檔編號C07D473/30GK103242243SQ20131000650
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者楊振軍, 潘德林, 李雅婷, 武芸, 張禮和 申請人:北京大學