聚乙二醇修饰的树状分子聚合物纳米基因载体在单基因缺陷所致的高脂血症的基因治疗研究中的应用

以聚乙二醇（PEG）5000对柔性结构的G5代和刚性结构的G7代纳米树状分子(PAMAM dendrimer)表面端基进行10% 修饰。以PEG-PAMAM dendrimer为载体，在小鼠骨骼肌成肌细胞系C2C12和人肝脏细胞系HepG2细胞上，研究载体对分泌型基因ApoE和LPL的转染效率及其促进基因细胞内转运的分子机制，优化载体结构并设计方案提高基因的转运和表达效率；以新生及成年的ApoE和LPL基因敲除小鼠分别为单基因缺陷的高胆固醇血症和高甘油三酯血症模型，以优化结构的PEG-PAMAM dendrimer为载体，以肌肉和肝脏为靶点，将ApoE和LPL基因分别转入ApoE和LPL基因敲除小鼠体内，分析转入基因的表达水平和模型动物的高脂表型变化，以评价载体的体内转基因效率。为PEG-PAMAM dendrimer载体应用于单基因缺陷所致的高脂血症病人的临床基因治疗试验奠定研究基础。

聚酰胺-胺型树状高分子(PAMAM dendrimer)是一种人工合成的纳米尺度的阳离子型高分子材料，对材料表面氨基进行聚乙二醇（PEG）修饰可增加材料的生物相容性、降低其细胞毒性和溶血毒性。以柔性结构的G5代和刚性结构的G7代PAMAM dendrimer为研究载体，对其表面氨基进行10%的PEG5000修饰取代。以PEG-PAMAM dendrimer为基因传递载体，在体外小鼠骨骼肌细胞系C2C12和人肝脏细胞系HepG2上，研究比较两种载体对质粒DNA的转染效率及促进质粒跨细胞膜转运的机理。结果表明，载体在HepG2细胞上促进质粒跨膜转运量与syndecan-4受体的表达量负相关，与caveolae内吞途径的关键蛋白CAV-1的表达量呈正相关；在C2C12上仅与syndecan-4正相关，与CAV-1无关。以此为基础，设计转染方案提高载体对基因的传递和表达效率。以肝脏和肌肉为靶点，分别研究载体对目的基因ApoE和LPL基因的体内表达效率，及转基因后对高胆固醇血症ApoE-/-小鼠和高甘油三脂血症LPL-/-小鼠的高脂表型的纠正作用。本研究为PEG-PAMAM dendrimer载体用于临床单基因缺陷所致的高脂血症病人的基因治疗奠定了研究基础。