O-位选择性修饰的壳聚糖衍生物及其输送基因的研究

壳聚糖是一种天然氨基多糖高分子，因其氨基质子化后可与基因复合而被用作非病毒基因载体，但是转染效率不高。迄今为止报道的壳聚糖衍生物大多是基于氨基的修饰产物，未能有效提高转染效率。本项目在壳聚糖的羟基 (O-位) 上选择性引入季铵基团、亲水性PEG支链和PEG-叶酸，以期制备具有靶向性和较高转染效率的新型壳聚糖衍生物非病毒基因载体。采用"氨基保护－目标基团修饰－脱保护"的定位改性策略，设计、合成一系列不同结构参数（包括：壳聚糖分子量；季铵化取代度； PEG化程度；PEG支链长短；叶酸含量）的O-位选择性修饰的壳聚糖衍生物；考察所制备壳聚糖衍生物的生物降解性和细胞毒性；研究其与报告基因、类风湿关节炎治疗基因的复合及复合物的理化性质、体外细胞转染和动物体内实验，了解壳聚糖衍生物与其基因输送功能之间的构效关系。

壳聚糖是一种天然氨基多糖高分子，因其氨基质子化后可与基因复合而被用作非病毒基因载体，但是转染效率不高。本项目采用"氨基保护－目标基团修饰－脱保护"的定位改性策略，分别在壳聚糖的羟基 (O-位) 上选择性引入季铵基团、二乙胺基、季磷盐基团，设计合成了3类不同的O-位选择性修饰壳聚糖衍生物。这一改性策略在保留壳聚糖活性伯氨基的基础上，通过进一步引入丰富的叔胺/季铵/季磷基团，赋予了壳聚糖衍生物更多的正电性，同时其水溶性大大改善。这些性质的改善，有利于提高壳聚糖衍生物在生理条件下与基因的复合能力和复合物的稳定性。体外细胞毒性实验表明叔胺基团的引入对壳聚糖衍生物的细胞毒性影响不大，而壳聚糖季铵盐和季磷盐衍生物的细胞毒性较未改性壳聚糖有所增加，但其细胞毒性均大大低于PEI25k。体外细胞转染实验表明，壳聚糖季铵盐衍生物（OTMC）对人卵巢癌细胞（SKOV-3 cell line）的基因转染效率在N/P=20时较未改性壳聚糖有很大提高，提高了约15倍；而叔胺改性壳聚糖衍生物（CS-DEAPA）的基因转染效率较壳聚糖仅略有提高，低于OTMC的基因转染效率。