可還原降解高分子接枝PEI作為基因載體的研究

《可還原降解高分子接枝PEI作為基因載體的研究》是依託四川大學，由樊渝江擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可還原降解高分子接枝PEI作為基因載體的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：樊渝江
• 依託單位：四川大學

項目摘要

高效、安全地將外源基因遞送到細胞內部並高效表達的基因傳遞系統是基因治療中的關鍵因素。本項目利用可還原降解高分子偶聯低分子量PEI，合成還原降解型聚陽離子，構建非病毒基因傳遞系統，通過對其理化性質、複合穩定性，還原降解性，以及對不同細胞系的轉染實驗，研究高分子結構對基因傳遞系統的影響，並利用半乳糖修飾還原降解型聚陽離子，構建對肝癌細胞具有靶向性能的基因傳遞系統，研究其對不同腫瘤細胞的攝入、細胞內轉運、基因表達的影響，利用p53缺失肝癌細胞株建立動物模型，研究複合p53質粒的基因傳遞系統對p53蛋白表達的作用及其抗腫瘤效果。這種還原降解型聚陽離子可利用疏水鏈段調節PEI的電荷強度，減小其毒性，且自身具有兩親性，可形成膠束狀納米粒子，與DNA穩定複合，並回響細胞內微環境而降解，使複合物能夠根據需要釋放基因，載體能夠降解成為低毒性的小分子，可望成為獲得安全可靠的高轉染效率非病毒載體的有效途徑。

結題摘要

近年來基因治療被視為治療某些重大遺傳疾病和腫瘤等許多疾病的最有希望的手段之一。由於細胞外和細胞內的多重阻礙的存在，能夠將外源基因遞送到細胞內部得以表達，就需要一個安全高效的基因傳遞系統。PEI作為基因載體具有製備簡單，緩衝能力強，轉染效率高等優點，但是其生物毒性較強的缺點比較明顯，尤其是通過增加PEI的分子量來提高其轉染效率的同時也在不斷的提高著載體的生物毒性。因此如何在保證PEI較高的轉染效率的情況下最大可能的降低載體的生物毒性就成為近年來改性PEI作為基因載體研究的熱點。本研究通過雙丙烯醯化胱氨酸與苯乙胺進行聚合，得到能夠在還原環境下降解的疏水性主鏈（聚醯胺-胺，PAA），再在主鏈上接枝上親水性的低分子量的PEI，來作為一種新型的基因載體。由於載體的兩親性，在水溶液中可自組裝為較為穩定的納米顆粒，這種納米顆粒的核心為可還原降解的疏水主鏈，外殼為親水的低分子量PEI。這種載體不但結構穩定，保證了載體的正電荷密度，能夠較好的複合質粒DNA，達到較高的轉染效率，而且，可以在還原條件下降解為低分子物質，極大程度的降低了載體的毒性，還能夠使質粒DNA更加高效的從複合物中釋放出來，更加有利於轉染的進行。本研究中利用核磁和元素分析對載體（PAA-PEI）進行結構表征，用酸滴定的方法測試了載體的緩衝能力，利用凝膠電泳對載體複合質粒DNA的能力，對DNA的保護能力以及能否釋放DNA進行了測試，通過DLS測定了不同N/P條件下載體與DNA形成複合物的納米粒徑和Zeta電位，通過MTT法測試了載體在L929和HEK293兩種細胞中的細胞毒性，利用綠螢光蛋白基因進行轉染實驗，通過流式細胞儀對轉染效率進行定量測定。一系列的實驗證明相較於PEI25K，PAA-PEI2000作為基因載體具有較低的細胞毒性，以及更高的轉染效率。在此基礎之上，本項目進一步研發了葉酸分子、普魯蘭多糖分子和聚精氨酸分子修飾的主動靶向型和被動靶向增強型抗腫瘤藥物載體材料。實驗結果發現，葉酸分子靶向的藥物載體比非靶向的藥物載體具有更好的抗腫瘤效果。普魯蘭多糖分子修飾的納米粒子能夠選擇性地靶向肝腫瘤細胞，在細胞內酸性條件下有效傳遞藥物到細胞核。聚精氨酸分子增強型的載藥膠束比非靶向的藥物載體更好的促進藥物在腫瘤部位的有效聚集。