《作為基因載體的超支化聚胺基酸的合成與性能研究》是依託武漢大學，由鐘振林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：作為基因載體的超支化聚胺基酸的合成與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘振林
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基因治療可望從根本上治癒一些傳統方法難以治療的疾病，安全高效的基因載體是成功地施行基因治療的關鍵之一。病毒類基因載體雖然效率很高，但安全性難以保證。非病毒類載體有生物安全性好，但其轉染效率目前仍然難以滿足實際套用的需要。對病毒載體進行人工模擬是解決這一難題的可能途徑，而聚胺基酸具有良好的生物相容性、結構與蛋白質類似，是模擬病毒蛋白質殼粒的當然之選。本項目擬通過賴氨酸、精氨酸、組氨酸等鹼性天然胺基酸的熱聚合合成一系列不同組成、不同分子量的超支化陽離子聚胺基酸。這類聚胺基酸中富含的胍基有利於與基因的結合，且能起到與細胞穿透肽類似的促進複合物進入細胞的作用；組氨酸的咪唑側基在內涵體的弱酸性環境中能起到質子泵的作用而促進基因複合物從內涵體中逃逸。此外，在活性氨基上能方便地進一步鍵聯上對細胞有靶向性或能促進穿越生物膜的多肽或其它基團。通過這些功能團的共同作用，有望得到性能優異的基因載體。
結題摘要
安全高效的基因載體是基因治療的關鍵之一。病毒類基因載體雖然效率很高，但安全性難以保證。非病毒類載體生物安全性好，但其轉染效率目前仍然難以滿足實際套用的需要。對病毒載體進行人工模擬是解決這一難題的可能途徑，而聚胺基酸具有良好的生物相容性，結構與蛋白質類似，是模擬病毒蛋白質殼粒的當然之選。本項目合成了超支化聚賴氨酸P-lys及其胍基化產物P-lys-Gx、賴氨酸-精氨酸超支化共聚物P-lys-argx、以低分子量PEI為核的多臂星型聚鳥氨酸PEI-P(Orn)n 及其胍基化衍生物G-PEI-P(Orn)n 等幾個系列具有超支化或類似超支化結構的陽離子聚胺基酸。體外細胞實驗結果顯示，與超支化聚賴氨酸相比，含有胍基的P-lys-Gx及P-lys-argx 對DNA的結合能力更強，能夠與DNA形成較緊密、表面電勢較高的複合物粒子，基因轉染效率顯著提高。用製備型凝膠色譜對超支化賴氨酸-精氨酸共聚物P-lys-arg進行了純化和分級，得到一系列分子量從720至74000的具有較窄的分子量分布的P-lys-arg超支化共聚物。這些聚合物化學組成相近而分子量各不相同，為考察分子量對性能的影響打下了良好基礎。實驗結果顯示，對於較低分子量的級分P-lys-arg-0.7k、2k和6k，其結合DNA的能力及基因轉染效率均隨著分子量的增加而迅速增加。當分子量達到一萬多以後（P-lys-arg-18k、38k和74k），在較低N/P比時轉染效率進一步隨分子量的增高而有所增加，而在高N/P比時轉染效率不再有顯著變化。以低分子量PEI為核的多臂星型聚鳥氨酸PEI-P(Orn)n經過胍基化後，部分鳥氨酸單元轉化為精氨酸單元。當胍基化程度較高時，在聚合物中隨機形成富含精氨酸單元的寡肽鏈，其結構與穿膜肽類似，有助於對基因的傳遞。同時，胍基的電荷比胺基的電荷更分散，胍基化能夠降低細胞毒性並提高載體對血清的耐受力。在培養基含有10%血清時，PEI-P(Orn)n系列聚合物和25 KDa PEI相似，轉染效率下降了兩個數量級，而G-PEI-P(Orn)n轉染效率並沒有下降，在polymer/DNA (w/w)為20時達到最佳轉染效率，轉染效率比25 KDa PEI高一個數量級以上，表現出良好的套用前景。
