多功能化聚合物超分子自組裝基因載體系統的研究

《多功能化聚合物超分子自組裝基因載體系統的研究》是依託武漢大學，由蔣序林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多功能化聚合物超分子自組裝基因載體系統的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔣序林
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

基因治療對於根治遺傳性疾病和癌症等有很好的前景，但目前主要技術難點在於基因的傳遞系統。聚陽離子是一種重要的基因載體，它必須多功能化並且低毒可降解。我們的策略是設計多種功能化的高分子通過主客體自組裝，可有效複合基因核酸（DNA或siRNA），該基因複合體系通過靶向作用進入目標細胞後，部分解組裝或者快速降解釋放基因，減少毒性，提高基因在特定細胞中的表達和治療效果。申請者已初步合成了倍他環糊精聚合物和含金剛烷端基和雙硫鍵連線的低分子量聚陽離子等功能化聚合物，它們有明顯主客體作用，可與DNA複合形成超分子自組裝包合物納米粒子，該複合基因粒子有好的穩定性和還原敏感性。本項目擬製備環糊精改性聚合物系列和含金剛烷端基和雙硫鍵的功能化聚合物和靶向多肽系列的組裝模組，並結合基因載體的功能套用研究其程式化組裝和解組裝規律，在水溶液中通過多功能化組裝模組的簡單組合最佳化獲得高轉染效率和低毒性的基因載體材料。

結題摘要

基因治療對於根治遺傳性疾病和癌症等有很好的前景，但目前主要技術難點在於基因的傳遞系統。聚陽離子是一種重要的基因載體，它必須多功能化並且低毒可降解。如何設計多功能結構的簡單引入和簡單組合，研究和發展新的高分子基因載體系統實現多功能化（高的轉染效率，低的毒性，靶向性等）的目的，具有重要的學術創新意義和實際套用價值。本項目通過分子設計合成了三類β-環糊精改性聚合物作為主體模組；合成了二類含金剛烷端基的低分子量聚陽離子，含有雙硫鍵和多個端基偶氮苯的陽離子支化聚合物及含有羅丹明螢光基團的偶氮苯支化聚陽離子，和三類系列含金剛烷端基和功能靶向基團的聚乙二醇PEG作為客體聚合物。通過金剛烷或者偶氮苯與環糊精之間的主客體相互作用，利用簡單的物理混合進行PEG化和靶向多功能化，在水溶液中自組裝一系列多功能化基因載體系統。研究了其主客體超分子自組裝的過程、解組裝、穩定性及其調控規律。探索了這些多功能化聚合物超分子自組裝體系複合核酸（DNA和siRNA）納米顆粒的穩定性和在細胞內還原條件下的釋放特性，及其對多種細胞系的轉染效率和毒性。通過多種功能化的高分子模組單元的簡單組合最佳化，得出了在支化陽離子聚合物中引入雙硫鍵，增加其支化度，引入環糊精聚合物和使用紫外光輻照均能提高該光/還原雙重敏感主客體超分子自組裝體系基因載體的細胞內吞和轉染效率的結果，及延長複合物與細胞的孵育時間可提高PEG化的基因傳遞系統的轉染效率。以斑馬魚為模型，初步探索了這些基因納米載體粒子的體內毒性明顯低於對照物25-kDa 聚乙烯亞胺PEI。相對於PEI，本項目製得了多種具有高轉染效率和低毒性的聚合物超分子自組裝基因載體材料，為進一步研發臨床可套用的高分子基因載體材料奠定了實驗和理論基礎。已發表標註SCI論文22篇，其中影響因子大於3的SCI論文19篇，已獲3項中國專利授權，3篇文章已線上發表。