HDI技术：加速小核酸药物筛选与研发

HDI技术：加速小核酸药物筛选与研发

在新兴药物类型研究中，小核酸药物因其在基因水平上的调控能力而备受瞩目。作为继小分子药物和抗体药物之后的第三次研发热潮，小核酸药物具有开发周期短、效果持久、研发成功率高和不易产生耐药性等显著优势，特别是在神经病变和心血管疾病的治疗中展现出了巨大潜力。然而，基因的种属差异性在一定程度上限制了小核酸药物的快速发现。为了克服这一挑战，HDI（流体动力学注射，Hydrodynamic injection）技术被广泛应用于在小动物体内表达外源性的人源基因，为小核酸药物的快速筛选提供了创新解决方案。

HDI技术原理

如图1所示，HDI技术通过尾静脉注射使大体积质粒DNA溶液（通常为小鼠体重的8%-10%）迅速进入体循环，大量的液体淤积在肝脏，肝内压力升高，迫使肝窦内皮细胞窗增大，肝细胞膜出现暂时性小孔，质粒DNA随之进入肝细胞，进而表达外源（人源）目的基因。HDI技术不仅能在肝脏中实现高表达，其他组织也会受到巨大的液体压力允许质粒进入表达，但以肝脏组织表达最高[1]。

图1. 流体动力学注射质粒的机理图

HDI技术加速小核酸药物筛选

HDI技术可在小鼠肝组织中高表达外源性基因

小鼠尾静脉注射大体积的质粒（含Luciferase报告基因），分别于质粒注射后24 h、48 h、3 day、5 day和7 day，采用小动物活体成像仪检测Luciferase在小鼠体内的表达情况。如图2所示，质粒注射后24 h在小鼠肝脏组织中表达最高，随后逐渐降低，同时也观察到大体积注射质粒后24 h小鼠体重显著降低，随后逐渐恢复。

图2. HDI注射后小鼠肝脏中外源性基因表达

siRNA显著抑制小鼠肝脏组织中外源性表达基因的水平

小鼠皮下注射siRNA，随后HDI注射含外源性基因的质粒，结果表明siRNA可显著抑制HDI模型小鼠肝脏外源性表达基因的水平。

图3. siRNA给药对HDI小鼠体内外源性表达基因的敲低效果（Mean±SEM，n=6）

HDI技术具有高效性，能够在24 h内快速实现高效的外源性基因表达。研究表明，HDI注射后，约40%的肝细胞可以被单次注射小于50微克的质粒DNA转染。同时相对于传统的病毒载体，该技术还具有较高的安全性，特别适用于小鼠模型中的基因功能研究、基因治疗和肝癌模型的建立。

参考文献：

[1] Suda T, Gao X, Stolz DB, Liu D. Structural impact of hydrodynamic injection on mouse liver. Gene Ther. 2007 Jan;14(2):129-37.