基因治疗在医学研究中显示出了巨大的应用前景，特别是用于治疗癌症、病毒感染和遗传性疾病。同时，基因检测也是重要的疾病诊断和预防手段。但是，核酸分子的不稳定性和较低的递送效率阻碍了其用于基因治疗和检测；研发合适的载体对提高核酸的递送效率至关重要。尽管病毒和非病毒递送载体的研究取得进展，但基因装载能力差、低细胞摄取、免疫原性等仍然是核酸分子递送的瓶颈，开发安全有效的递送载体是基因治疗的一大挑战。 金属有机骨架（MOF）是新型多孔材料，具有组分可调节性、化学多功能性、超高的孔隙率等优点，在基因递送方面极具应用前景。近日，郑州大学第一附属医院何亚平博士和张晓坚教授、英国Bradford大学Laurence Patterson教授、中国科学院上海药物研究所张继稳研究员等在Advanced Functional Materials上发表了题为“Metal-Organic Frameworks for Gene Therapy and Detection”的综述文章。该文分析了MOF用于核酸递送的分子结构和多孔性等特征，总结了MOF用于基因药物递送的优势和潜力，包括，MOF的多功能性和可调节性有利于合成尺寸、形态、孔径和化学性质适宜的递送载体，保护核酸免受酶降解；MOF具有超高的孔隙率和比表面积，有利于实现较高的递送效率；MOF可以促进核酸的细胞摄取和溶酶体逃逸，提高转染效率；MOF易于化学修饰，实现核酸药物的靶向和可控释放，并具有一定的生物相容性和可降解性。该文归纳总结了MOF和核酸分子之间的相互作用方式，主要通过配位作用、静电作用、范德华力和共价键合，核酸分子可以载入MOF的空腔，也可以吸附在MOF表面。该综述系统介绍了MOF在核酸递送中的应用，主要包括保护siRNA和miRNA不被酶降解，增加其细胞摄取，提高基因沉默效率；有效负载DNA，提高DNA的转染效率；保护和递送核酸探针，用于制备生物传感器，检测生物标志物等。MOF在核酸递送领域所面临挑战与机遇：MOF的毒性是其临床应用的首要考虑因素，选择内源性配体和生物安全性高的金属离子将有助于减少MOF的毒性。部分MOF在生理环境下不稳定，导致MOF分解、药物过早释放，同时也需提高MOF的胶体稳定性，防止MOF在体内的聚集毒性，对MOF进行表面修饰有利于提高其稳定性。目前对MOF的体内命运研究较少，应深入探索 MOF的降解和代谢机制。MOF有助于促进基因治疗和检测的基础研究和临床应用。图1 MOF负载核酸用于基因治疗和基因检测图2 核酸分子和MOF间的相互作用图3 MOF用于siRNA和miRNA递送，提高基因沉默效率图4 MOF用于DNA递送，提高治疗效率图5 MOF用于核酸探针递送，检测生物标志物
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何亚平，博士，郑州大学第一附属医院主管药师，毕业于中国科学院上海药物研究所，师从张继稳研究员，主要从事靶向递药系统设计、环糊精金属有机骨架新载体制备及其功能化研究。 张晓坚，郑州大学第一附属医院药学部主任，主任药师、博导。中华医学会临床药学分会秘书长、医院国家药物临床试验办公室主任、中国研究型医院学会药物评价专业委员会常务委员、中国药理学会治疗药物监测研究专业委员会常务委员、河南省药学会医院药学专业委员会主任委员。团队主要开展精准临床药学、中药药效学物质基础研究、纳米医学研究。Laurence H. Patterson，英国Bradford大学教授，癌症治疗学研究所前所长，中国科学院上海药物研究所客座教授，主要研究方向为创新制剂和新型疗法开发、药物筛选和细胞成像。张继稳，博士，中国科学院上海药物研究所研究员、博导，国家药品监督管理局药用辅料质量研究与评价重点实验室副主任，长三角药物高等研究院常务副院长；International Journal of Pharmaceutics、Acta Pharmaceutica Sinica B、Asian Journal of Pharmaceutical Sciences等药学杂志编委；中国药学会药用辅料专业委员会副主任委员、药剂专业委员会委员、中国药品监督管理研究会药品包材与辅料监督管理研究专业委员会委员、上海市药学会药剂专业委员会委员、世界中医药学会联合会中药新型给药系统专业委员会副主任委员。团队主要开展从分子到剂型的结构药剂学研究、新辅料环糊精金属有机骨架、超分子给药系统研究。