低毒多功能叔胺型甜菜碱酯的靶向基因传递研究

降低细胞毒性、提高转染效率，一直是阳离子型非病毒基因传递载体的研究焦点。通过提高阳离子电荷密度获得高转染效率的方法也面对急剧升高的细胞毒性问题。叔胺型甜菜碱酯聚合物可以通过溶酶体中的快速水解，降低聚合物分子的净正电荷密度，比常用不改变正电荷密度的聚合物有更低的细胞毒性，从而改善了综合转染效率；制备过程中预水解产生的羧基外层也为大量化学固定靶向分子创造了条件；而且羧基甜菜碱具有完美的抗蛋白质吸附能力，保证了载体的血液相容性。为发挥甜菜碱类聚合物的仿生优势，实现全身给药能力，本课题将通过控制甜菜碱酯聚合物的亲/憎水性、聚合度、水解速度、部分水解程度、净电荷密度、甜菜碱酯聚合物与DNA的包装和靶向固定能力等手段，构建由内核甜菜碱酯紧密包裹DNA，中层甜菜碱抗蛋白吸附，外层有识别能力的基因传递载体，并探讨其血液相容性、细胞毒性和综合转染效率，建立一种基于甜菜碱酯聚合物的低毒、高效靶向基因传递方法。

本研究工作旨在降低阳离子型非病毒基因传递载体的细胞毒性和提高转染效率，突出叔胺型甜菜碱酯聚合物通过水解降低细胞毒性和改善了综合转染效率。研究结果显示1）叔胺型甜菜碱酯聚合物具有较好的DNA质粒的包载能力，但叔胺型甜菜碱酯共聚合物的结构是决定转染效率的主要因素。当DNA质粒载体具有一定憎水性时，其转染效率能够急剧提高，超过枝状聚乙烯亚胺(PEI, 25KDa)，特别是较小的剂量就能获得PEI的最佳转染效率。2）含叔胺型甜菜碱酯的嵌段共聚合物的毒性和分子量密切相关，通过降低分子量，其细胞毒性有明显下降,但对基因转染效果的影响不明显。3）叔胺型甜菜碱乙醇酯（pCB-ester）聚合物的水解速度仍然较慢，和PEI相比，在低剂量基因转染研究中，其基因的表达需要约48小时。4）具有完整的两性离子聚合物保护的纳米载体有优异的抗蛋白吸附能力，能够通过专一性识别获得在复杂环境中的专一性识别。另外，在该基金的支持下，我们还开展了和基因载体保护层材料两性离子聚合物与传统聚乙二醇（PEG）的抗蛋白质吸附能力比较，难溶药物的纳米载体研究等，并取得了一定进展。特别是证明了PEG与蛋白质分子的较强相互作用，研究结果显示PEG对蛋白质分子的憎水区域有较强的吸附能力，这一结果有可能改变传统对PEG保护的纳米药物载体的认识。总之，根据现有结果说明，原有对DNA载体材料的设计是较为合理的，通过进一步完善包覆DNA质粒的载体系统，应该能够构建真正有仿生特征的载体。