聚乙二醇化聚乙烯亚胺作为肺部基因递释载体分析.pdf

聚乙二醇化聚乙烯亚胺 作为肺部基因递释载体的研究 中文摘要 鼻腔给药是近年来研究较多的给药途径之一，具有给药方便，患者顺应性 强，体内环境和酶系统对药物的稳定性影响较小，有利于呼吸系统疾病的治疗等 优点。本研究尝试通过鼻腔给药的方式来进行基因的肺部递释和转染。 基因治疗是将目的基因导入细胞中，以生成治疗性的蛋白或阻止有害蛋白 的表达。当今基因治疗的研究主要集中于两个方面：①开发新颖的治疗基因；② 开发安全有效的基因递释载体。目前应用的基因递释载体主要包括两大类：病毒 载体和非病毒载体。非病毒载体具备病毒载体所没有的优点，如低毒性，低免疫 原性，对DNA大小无限制，花费较低，可大量复制等。因此，非病毒载体的研 究正日渐成为基因治疗领域的一个研究热点。其中，有“质子海绵”之称的聚乙 烯皿胺(PEI)是最受瞩目的非病毒载体。PEI的高电荷密度能有效地压缩DNA， 提高转染效率。但也存在着缺陷，如PEI与DNA形成的复合物毒性大，生物相 容性低，水溶性差。文献报道选择聚乙二醇(PEG)修饰PEI，可以克服上述缺 点。PEG是一种具生物相容性的聚合物，由于其优秀的特性已应用于基因递释 系统中。PEG与PEI的聚合物作为基因递释载体有如下优点：①降低PE班)NA 复合物的毒性；②增加复合物水溶性；⑧中和复合物中多余正电荷，减少其与血 中内容物的相互作用，延长复合物在体内的循环时间。但其对PEUDNA复合物 的转染效率有较大影响。 本研究尝试分别以高、中、低分子量的PEG修饰PEI，在不同PEG修饰度， 一种转染效果较好而毒性较低的基因递释系统。 本文第一部分选取了两种分别编码报告基因绿荧光蛋白和虫荧光素酶的质 粒，为获得较高的表达，将CMV启动子克隆到虫荧光素酶表达质粒pGL3．Basic Luciferase Luciferasevector。 Reportervector中，构建成重组pGL3一CMVReporter 第二部分采用具有单功能基团的不同链长的mPEG—SPA，按不同比例对支 Ultra-4超滤管等纯化步骤，成功合成了每个PEl分子上分别接枝1个、2个、5 接枝率高，控制反应物mPEG。SPA的投入量能定量对PEI进行修饰，接枝率与 中文摘要 参与反应的mPEG-SPA的摩尔比呈良好的线性关系，说明该合成方法较为稳定、 可控。1H．NMR图谱中未见其它杂质峰，证明这些聚合物具有较高的纯度。 第三部分将所制备的各种PEG．PEI聚合物与DNA形成复合物，对其与转 染效果相关的体外性质进行考察。结果显示：载体对DNA的结合能力随PEG修 nlTl-400nn2 饰度的提高，氮磷比(N／P)的减小，而有所降低。复合物的粒径在50 范围内，随着复合物N／P的增加，粒径有减小的趋势。未经PEG修饰的PEI所 形成的复合物有聚集的趋势，而PEG化PEI所形成的复合物则变得稳定。zeta电 位随N／P的增加而增大，随PEG接枝率的增加而减小。PEI在PEG化后毒性有 不同程度的降低，每个PEl分子接枝一个PEG就能较好地降低毒性。 第四部分分别通过观察绿色荧光蛋白和测定虫荧光素酶活性，测定PEG修 饰的PEI／DNA复合物在A549细胞上的体外转染效果和经小鼠鼻腔给药后的肺 部转染效果，评价各种合成载体的基因递释效果。体外转染实验表明，低PEG 修饰度的PEI并不显著降低转染效果，其最佳体外转染效果与PE胍)NA复合物 相近，PEG分子量增大，接枝率增加，其最佳转染效率随之下降；但体内实验 结果显示，部分低PEG修饰度的PEI的最佳基因递释效果显著优于PEI，显示 了PEI的PEG化在体内应用的优势。 第五部分经由小鼠鼻腔给药，初步考察几种转染效果较好的复合物对小鼠 肺部的损伤性。结果表明，对PEI进行修饰能显著降低复合物对肺的损伤，具有 较好的生理适应性。 关键词：基因递释系统；聚乙烯亚胺；聚L--醇；鼻腔给药；肺部 中图分类号：R94 壅呈奎堂堡主兰垒堡苎