线粒体作为能量工厂拥有其特殊的遗传物质DNA(Mitochondrial DNA，mtDNA)，与细胞核中的DNA不同，mtDNA的长度约17kbp，仅编码13个呼吸链相关的亚基、22个tRNAs和2个rRNAs，只占线粒体蛋白质组的2%左右。然而，mtDNA的突变导致线粒体功能异常，易诱发许多线粒体遗传性疾病，如Leber遗传性视神经病变、线粒体性脑肌病等。另外，也发现许多其他疾病与mtDNA突变有关，如神经退行性疾病、癌症等。因此，针对mtDNA的基因治疗无疑是研究及治疗线粒体疾病的重要手段之一。然而，众所周知的基因治疗技术，如RNA干扰、CRISPR-Cas编辑技术等，因在穿透细胞膜的同时，仍需跨越线粒体双层膜，从而使得很多常规手段难以运用在mtDNA上。

细胞穿透二硫聚合物CPDs(Cell-penetrating poly(disulfide)s)是基于精氨酸的细胞穿透聚合物，具有GSH可裂解的二硫键骨架，可通过硫醇介导的细胞摄取机制，达到溶酶体逃逸，并可用于大分子(蛋白、基因)的胞内递送。课题组利用CPD的优势，在其单体结构中引入线粒体靶向基团-三苯基膦，构建了包含线粒体定位基团的三种CPD单体，并优化聚合条件，获得靶向线粒体的CPD，命名为Mito-CPDs。Mito-CPDs可以与未经任何修饰的寡核苷酸(Oligo，单链或双链)通过静电作用自发形成复合物，所得到的纳米级Mito-CPD@Oligo成功定位于线粒体。虽递送效率与Lipo2000相似，但线粒体靶向性大幅提高，并且成功地下调了线粒体编码蛋白的表达。

该课题利用Mito-CPD实现了无需化学修饰的siRNAs和ASOs的线粒体靶向递送，未来可采取这种即混即用的方案用于其他类型的基因递送，如mRNA、质粒等，为mtDNA的研究添砖加瓦，也为靶向线粒体递送提供新思路。

实验流程图

相关工作以“Mitochondria-Targeted Gene Silencing Facilitated by Mito-CPDs”为题发表在《CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL》。浙江工业大学葛璟燕教授以及新加坡国立大学的姚少钦教授为该论文的通讯作者，郎文杰博士为第一作者。研究得到了国家自然科学基金项目的资助，浙江省人民医院提供了技术援助。

论文信息：Lang W.; Tan W.; Zhou B.; Zhuang Y.; Zhang B.; Jiang L.; Yao S. Q.*; Ge J.* Mitochondria-Targeted Gene Silencing Facilitated by Mito-CPDs. Chem. Eur. J., 2023, e202204021

DOI：10.1002/chem.202204021

论文链接：https://doi.org/10.1002/chem.202204021