北京化工大学徐福建教授团队：基于开环反应构建新型还原响应型支化聚赖氨酸基因载体

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生物相容性好转染效率高的阳离子基因载体在基因治疗领域有广泛的应用前景。目前，报道的基因载体多为线性聚合物，且制备条件通常较为严苛，合成过程中还可能会引入不易除去的金属离子，从而在应用过程中造成额外的细胞毒性。

为了解决上述问题，北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授团队通过“一锅法”构建含有双硫键的支化阳离子聚合物。支化聚合物高度支化的拓扑结构及独特的内部空腔更有利于基因的包裹。与此同时，聚合物引入的双硫键可以在部分癌细胞的还原性条件下断裂，实现聚合物的有效降解。这不仅能降低细胞毒性，还能促进目标基因的释放，从而提高转染效率。使用此阳离子聚合物作为载体运载可表达光动力蛋白的质粒，并通过光动力治疗验证对肿瘤细胞的杀伤，最终构建出一种低毒高效可降解的新型基因载体。该工作即将发表在《高分子学报》2019年第6期“生物医用高分子”专辑。

基于以上思路，该论文选用生物相容性好的天然小分子赖氨酸为基础，与胱胺通过酰胺化反应得到带有双硫键的多胺基化合物SS-Lys，随后通过SS-Lys上胺基与1,3,5-三缩水甘油-s-三嗪三酮(TGIC)中环氧基团的开环反应“一锅法”得到还原响应型可降解支化阳离子聚合物SS-HP。这种开环反应能够在聚合物中形成大量的羟基，从而屏蔽阳离子聚合物的部分正电荷，降低聚合物的细胞毒性，有望延长聚合物的血液循环时间。该聚合物能够有效地压缩pDNA形成均一稳定的正电性纳米粒子，且在体外模拟的还原性环境中可以降解，实现pDNA释放。SS-HP和CC-HP的体外转染能力及细胞毒性通过荧光素酶报告基因和MTT法在脑胶质瘤C6和肝癌HepG2细胞中测定。实验结果表明，SS-HP可有效负载pDNA，实现在癌细胞的有效转染，因为SS-HP可以在细胞内降解以及由开环反应给载体引入的大量羟基，使载体有较低的细胞毒性。KillerRed蛋白是一种在可见光照射下能产生单线态氧的红色荧光蛋白。使用SS-HP携载pKillerRed (pKR)质粒进行体外光动力抗癌评价。SS-HP/pKR转染C6细胞后能成功表达出KillerRed蛋白，光照后可以促进肿瘤细胞的凋亡。这种基于天然氨基酸构建的还原响应性降解的支化阳离子基因载体为新型基因载体的发展提供了新思路。

论文链接：

http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180260xufujian.pdf

来源：高分子学报

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