基于ATRP法研制多糖基因载体.docVIP

 基于 ATRP 法研制多糖基因载体# 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：通过对天然多糖进行化学修饰，制备具有 ATRP 引发位点的多糖引发剂，然后通过原 子转移自由基聚合，制备以天然多糖为骨架，以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非 病毒基因载体。对合成的材料进行细胞转染、细胞毒性测试，并对其它各种性能进行表征。 各项表征的结果证明基于 ATRP 法合成的多糖基因载体能够很好的络合 DNA，并且具有良 好的 PH 缓冲能力以及生物相容性，与 PEI 和商业化转染试剂相比，转染效率更高，细胞毒 性更低，在基因治疗中具有很好的应用前景。 关键词：材料学；天然多糖；ATRP；基因载体；细胞转染；基因治疗 中图分类号：O631 Synthesis of Polysaccharide-Based Gene Vectors via ATRP YANG Xinchao, YANG Wantai, XU Fujian (Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029) Abstract: Through chemical modification of polysaccharides, we developed bromoisobutyryl- terminated polysaccharide initiators for subsequent atom transfer radical polymerization. A series of new cationic polymers composed of biocompatible polysaccharide backbones and polycation side chains of different length were designed. Cell transfection, cell toxicity, and the other properties of the material were characterized. The results of the characterization indicated the cationic polymers can condense DNA very well and have good buffer capacity and biocompability. The high gene transfection efficiency and cell viability of polysaccharide-based polycations compared with PEI and commercial transfection reagent demonstrate it has great potentials as efficient vectors in future gene therapy. Keywords: Materials science; Polysaccharide; ATRP; Gene vector; Gene transfection; Gene therapy 0 引言 基因治疗在攻克人类癌症、遗传疾病及心血管等重大疾病方面起到举足轻重的作用，未 来的医疗革命将取决于基因治疗研究的成败。基因导入系统是基因治疗的核心技术, 缺乏安 全而高效的基因载体是目前制约基因治疗实施的主要瓶颈。应用于基因治疗的载体主要分为 病毒载体与非病毒载体。病毒载体的优点是转染率高，缺点是缺乏安全性，可能引起致癌作 用与自身免疫反应和白细胞的病毒变化。此外病毒载体还可能导致宿主细胞的恶性转化，而 且携带 DNA 的能力有限。目前，科学界已将研究中心转向非病毒载体的研究与开发。与病 毒性载体相比，非病毒载体具有安全性高，并且具有低免疫原性、能够携带大量 DNA 分子、 容易大批量生产及费用低廉等优点，是一个有潜力的替代路线。 阳离子聚合物是研究最广泛的非病毒载体。阳离子聚合物能够与带负电的基因通过电荷 相互作用, 形成略带正电荷的纳米级复合体，从而协助基因穿过带负电的细胞膜，加速基因 的细胞转染。目前，相关文献中报道一系列非病毒阳离子聚合物载体，包括聚-L-赖氨酸、 聚乙二胺树枝状聚合物、聚甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯、聚乙烯亚胺（polyethylenimine, PEI）等[1-3]。但是上述阳离子聚合物仍具有相当高的毒性，大大限制了它们的应用[4,5]。这 -1-  样，开发低毒而高效阳离子聚合物是研究非病毒基因载体的核心内容。目前较为流行的方案 是在阳离子聚合物中插入生物相容的成份，最常见的是聚