非病毒基因载体聚合物的研究进展

非病毒基因载体聚合物以其低毒、低免疫原及靶向性等优点正成为目前基因治疗的热点之一。此文从药剂学的角度综述近年来非病毒基因载体聚合物的研究现状,重点介绍了非病毒基因载体聚合物的传递途径和分类,并探讨了如何优化非病毒基因载体聚合物传递体系以提高基因治疗的疗效。

生物可降解聚合物作为非病毒基因载体的研究进展

以生物可降解聚合物作为载体制备载基因纳米粒/微球是一类颇具潜力的非病毒基因载体,有望成为新型的安全有效的基因传递系统。现将近年载基因乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微粒的制备方法,促进质粒DNA从PLGA微粒中释放的方法以及能迅速释药的新型生物可降解载基因微粒等的研究概况作一综述,以期为生物可降解聚合物作为非病毒基因载体的研究提供理论参考。

原子转移自由基聚合(ATRP)阳离子化菊粉作为非病毒基因载体的研究

利用原子转移自由基聚合(ATRP)将聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯[P(DMAEMA)]偶联到菊粉多糖(Inulin)上,合成了新型基因载体PDIN.利用核磁共振仪、动态光散射分析仪、透射电子显微镜和凝胶电泳对PDIN及其与质粒pDNA的复合物进行了表征.凝胶阻滞实验结果表明,PDIN可以通过静电相互作用稳定结合pDNA.噻唑蓝(MTT)细胞毒性测试、溶血实验、绿色荧光蛋白表达质粒(pGFP)及β半乳糖苷酶表达质粒(pβgal)转染实验结果表明,PDIN对MCF-7,Hela,COS7和HepG2细胞的毒性较小;其溶血率低,具有良好的血液相容性;载体PDIN能有效将pGFP和pβgal带入COS7细胞并表达,在N/P为1时转染效率最高,其β半乳糖苷酶的酶活为(3.36±0.74)U/mg蛋白,比Lipo2000转染效率[(4.33±0.77)U/mg蛋白]略低.因此,所合成的载体PDIN是一种有潜在应用价值的非病毒基因载体.

普鲁兰多糖为骨架的新型阳离子非病毒基因载体

通过琥珀酸酐将低分子量支化聚乙烯亚胺(PEI,分子量1000)偶联到普鲁兰多糖(Pullulan)上,合成了新型基因载体P-PEI.利用1H NMR、FTIR、粒度仪、Zeta电位仪、透射电镜和凝胶电泳对聚阳离子载体及其与质粒pDNA的复合物进行了表征.凝胶阻滞实验结果证明,载体P-PEI在体外可以通过静电相互作用稳定结合pDNA,并能有效抑制DNA水解酶及血清成分对pDNA的降解.噻唑蓝(MTT)细胞毒性测试、绿色荧光蛋白表达质粒(pGFP)及荧光素酶表达质粒(pGL3)转染实验结果表明,载体P-PEI在N/P高达12.5时对细胞MCF-7,HeLa和COS-7的毒性低于PEI;当N/P为6.25时能有效将pGFP和pGL3带入Hela细胞并表达,最佳转染效率及荧光素酶活分别为[(36.67±0.25)%和(28.73±7.19)×108RLU/mg蛋白,RLU为光强度],比Lipo 2000[(49.13±0.61)%,(58.47±7.62)×108 RLU/mg蛋白)略低.因此以Pullulan为骨架材料的P-PEI是一种新的有潜在应用价值的非病毒基因载体.

可降解非病毒基因载体PEG-b-(PG-g-PEI)的合成与表征

目的结合重组低分子量PEI和PEG结构修饰两种手段合成出新型可生物降解的非病毒基因载体聚乙二醇-b-(聚谷氨酸-g-聚乙烯亚胺)。方法用相对分子质量600的聚乙烯亚胺氨解嵌段聚合物PEG-b-PBLG,合成非病毒基因载体聚乙二醇-b-(聚谷氨酸-g-聚乙烯亚胺);利用核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱、激光粒度分析仪、zeta电位仪和凝胶电泳对载体及其与DNA复合物进行了表征,并通过体外细胞实验考察了载体的细胞毒性与转染效率。结果我们成功合成出窄分布的非病毒基因载体聚乙二醇-b-(聚谷氨酸-g-聚乙烯亚胺);凝胶电泳测定结果表明当N/P比大于5时载体能很好地包裹DNA;载体与DNA形成的复合物粒径为120 nm,zeta电位25 mV;通过MTT实验和体外质粒转染实验显示出载体在测量范围内具有极低的细胞毒性和很高的转染效率。结论聚合物聚乙二醇-b-(聚谷氨酸-g-聚乙烯亚胺)有望作为非病毒基因传递载体。

非病毒基因载体聚乙二醇-聚乙烯亚胺共聚物缓冲容量的研究

目的考察非病毒基因载体PEI不同的分子量及接枝PEG的量对缓冲容量的影响。方法采用电位滴定的方法，根据公式β=dc（HCl）／dpH计算获得缓冲容量。结果分子量不同的PEI缓冲容量的最大值均〉8，且pH值随着分子量的增加而降低；同一分子量的PEI接枝不同量的PEG后，缓冲容量有明显的下降，接枝PEG量越多，缓冲容量下降越大。在生理pH4～7，缓冲容量差异减小。结论PEI分子量及接枝PEG的量对缓冲容量会产生一定影响．而缓冲容量又会影响PEI介导基因传递的能力。

非病毒基因载体聚乙二醇-聚乙烯亚胺的合成及其结合DNA能力的研究

以IPDI为偶联剂,合成了PEG-PEI接枝共聚物,用FT-IR、1HNMR对共聚产物进行结构表征确认,通过1H NMR计算出共聚物的分子量,并通过琼脂糖凝胶电泳试验考察共聚物与DNA的结合能力。结果表明,成功合成了PEG-PEI共聚物,当PEG接枝量为10%、25%时,PEG-PEI结合DNA的能力没有受到明显影响;当PEG接枝量为50%时,PEG-PEI结合DNA的能力有所下降。

以聚乙烯亚胺为骨架的非病毒基因载体的构建及其转染大鼠肝细胞的研究

目的 构建交联聚乙烯亚胺（Polyethylenemine,PEI）衍生物PEI-Bu,研究其对大鼠肝细胞系BRL-3A的细胞毒性和转染效率.方法 以PEI 800Da为骨架,1,4-丁二醇二氯甲酸酯为连接剂制备聚合物PEI-Bu,用凝胶渗透色谱法（GPC）测定分子量,动态光散射法（DLS）测定PEI-Bu/pDNA复合物的粒径和Zeta电位,琼脂糖凝胶电泳考察其复合质粒DNA的能力.MTT法榆测PEI-Bu对BRL-3A的细胞毒性,以荧光素酶质粒作为报告基因,测定PEI-Bu/pDNA复合物在BRL-3A细胞中的转染效率.结果 GPC 测定分子量为Mw4289Da,多分散指数1.31,复合物的粒径为138-16lnm,Zeta电位为2.4-4.3mV,凝胶电泳表明在质量比大于1时 PEI-Bu 具有复合DNA的能力,在同一浓度下PEI-Bu的细胞的毒性小于PEI 25kDa （p〈0.01）,PEI-Bu/pDNA在质量比为5时达到最高转染效率,高于PEl25kDa （p〈0.01）.并与Lipofectamine2000 相当 （P〉0.05）.结论 PEI-Bu对BRL-3A 细胞是一种低细胞毒性、高转染效率的非病毒基因载体,在肝细胞基因治疗领域中具有潜在的应用前景.

非病毒基因治疗载体的研究进展

目的 介绍非病毒基因治疗载体的研究进展 ,为其深入研究提供参考。方法 对近年来有代表性的文献进行分析、归纳。结果 脂质体或脂质复合物、聚合物或复合载体等非病毒载体虽较为安全 ,但其不良反应近来也受到关注。非病毒载体的转染率还不够高 ,有效表达时间短 ,在体内的转运机制随给药途径的不同而不同。结论 为了进一步提高其转染率和表达持续时间 ,还须深入研究外源DNA进入靶细胞核的细胞和分子机制 ,并根据临床应用的实际个性化地设计安全。

聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯及其衍生物作为非病毒基因载体的研究进展

综述了聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)及其衍生物作为非病毒基因载体的研究进展,包括PDMAEMA及其衍生物相对分子质量及结构与转染效率之间的关系、亲水性聚合物修饰的PDMAEMA和低相对分子质量的PDMAEMA接枝共聚物,并展望了PDMAEMA及其衍生物作为非病毒基因载体的发展方向。

作为非病毒基因载体的环糊精及其衍生物

环糊精由于自身的生物相容性和结构易裁剪性,通过结构修饰、聚合或超分子组合等设计被逐渐应用于非病毒基因载体系统。分别从环糊精、其小分子衍生物、含环糊精聚合物以及超分子结构综述国内外近几年的设计思路和研究进展,并探讨含环糊精及其衍生物的非病毒基因载体的"结构—安全性—基因转染效率"关系。

聚乙烯亚胺衍生物作为非病毒基因载体的研究进展

综述了通过结构修饰获得的各类聚乙烯亚胺(PEI)衍生物,如PEG修饰、小分子PEI共聚、连接配体或其它高分子骨架物等,及其在基因转染和细胞毒性方面的研究进展。

非病毒基因载体脂质-聚阳离子复合物的研究进展

基因递送系统运载基因的能力是基因治疗的关键因素之一。脂质-聚阳离子复合物是一种新型的药物递送系统,脂质体与高分子基因载体具有协同增效作用,具有良好的稳定性、低细胞毒性以及高转染效率。

聚乙烯亚胺非病毒基因载体结构修饰研究进展

聚乙烯亚胺(PEI)作为最经典的非病毒基因载体之一,由于其高转染效率,在基因递送领域受到极大的关注,但其毒性限制了聚乙烯亚胺的应用。本文综述了对聚乙烯亚胺进行不同的结构修饰,如多糖修饰、聚乙二醇(PEG)修饰和低分子聚乙烯亚胺衍生物等,以实现在不显著降低转染效率的前提下减少细胞毒性。

丝素蛋白作为非病毒基因传递载体的研究

理想的非病毒基因传递载体应具备毒性低、可被生物降解、能高效转染靶细胞并使目的基因稳定表达的性能。丝素蛋白具有良好的生物相容性,可被生物降解,对生物体无毒性、无刺激性、无明显的免疫原性,其降解产物对生物体无毒副作用。本文综述了近年国内外基因传递载体及丝素蛋白用作基因传递载体的研究进展。

阳离子聚合物基因载体的理论研究

目的:介绍阳离子聚合物非病毒基因载体的种类,并分析它们各自的特点和作用。资料来源:以基因治疗,非病毒载体,阳离子聚合物,壳聚糖,环糊精为检索词,检索清华同方数据库(1980-01/2009-01)。以gene therapy,non-viral vectors,Cationic polymer,chitosan,cyclodextrin为检索词,检索sciencedirect数据库(1980-01/2009-01)。文献检索语种限制为英文和中文。资料选择:纳入阳离子聚合物作为非病毒基因载体的实验研究,排除其他形式基因载体的研究。结局评价指标:①细胞毒性。②基因表达率。③转染效率。结果:计算机初检得到154篇文献,根据纳入排除标准,对阳离子聚合物作为非病毒基因载体的种类和治疗作用进行分析。目前,应用于基因治疗的载体主要有病毒载体和非病毒载体两种。病毒载体转染效率高,但存在免疫原性高、毒性大、目的基因容量小、靶向特异性差、制备较复杂及费用较高等缺点。因此,人们愈来愈重视非病毒载体的研究。阳离子聚合物作为非病毒基因载体显示出巨大的优势和潜力。它不但可以降低药物在细胞内的蓄积和毒性,还可以通过自身的降解来控制基因的释放。阳离子聚合物用作非病毒基因治疗载体包括多聚赖氨酸类共聚物、聚氨酯、聚乙烯亚胺阳离子共聚物、聚磷腈类、壳聚糖类及其衍生物和环糊精及其衍生物。结论:阳离子非病毒载体相比于其他非病毒载体,具有毒性低,基因转染率高,释药可控制等优点,是一种相对安全、高效的非病毒基因载体。

聚乙烯亚胺及其配位聚合物凝胶在基因载体中的应用

聚乙烯亚胺(polyethylene imine,PEI)是目前非病毒转基因载体领域的研究热点,围绕其细胞毒性与靶向性问题的研究已取得较大进展。一些新的策略,包括对PEI进行靶向性、生物可降解性的结构改造及金属离子与PEI配位等,特别是金属离子与PEI配位共聚形成聚合物凝胶,将具有广阔的应用前景。

新型阳离子聚合物作为基因载体的研究进展

高效、低毒、靶向性的基因载体是基因治疗成功的关键。与病毒载体相比,非病毒载体具有毒性低、免疫原性小、结构改造可实现基因靶向递送、易于生产、可重复应用等优点,其中阳离子聚合物是非病毒载体研究热点之一。本文从基于降低细胞毒性、提高稳定性和转染效率、实现靶向转运等进行的聚合物结构改造策略方面综述了多聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸酯等阳离子聚合物作为基因载体的研究进展。