基因治療目前正逐漸成為一種治療癌癥、先天性遺傳疾病、神經病變等疾病的新方法，其技術關鍵是將外源基因高效地導入細胞。DNA 分子通常以帶負電的疏松狀態存在, 體積較大，與細胞表面之間存在排斥作用，難于進入細胞；另外, 血液及細胞內的核酸酶易將裸DNA 分子破壞，因此單獨使用DNA 轉染時效率很低。為了提高基因轉染效率, 通常使用基因載體輔助DNA轉染。具有超支化結構的陽離子聚合物非病毒載體，例如超支化聚乙烯亞胺(bPEI)和聚酰胺胺(PAMAM)，它們在水溶液中能與DNA形成結構緊密、尺寸較小的球形復合體，更容易被細胞吞噬，高效轉染基因。但是，bPEI和PAMAM血液相容性較差、細胞毒性較高且缺乏生物可降解性。因此，有必要設計制備綜合性能更好的基因傳輸載體新材料。
中山大學化學與化學工程學院楊立群課題組最近以天然超支化多糖—支鏈淀粉為原料，合成出一系列含胺基的陽離子超支化支鏈淀粉衍生物。與中山醫學院鄧宇斌教授課題組的合作研究發現，這些陽離子超支化支鏈淀粉衍生物與紅血球細胞幾乎不發生相互作用，顯示出較好的血液相容性，且與293T細胞共培養后顯示出較低的細胞毒性。該陽離子超支化支鏈淀粉衍生物不僅能在293T細胞和A549細胞中高效轉染pEGFP-N1（綠色熒光蛋白）質粒，而且也能高效轉染FoxO1治療基因。這種安全高效的陽離子超支化支鏈淀粉衍生物的研究為基因轉染載體材料的設計合成提供了一條新思路。上述研究工作發表在世界生物材料領域重要學術刊物Biomaterials 上(Yanfang Zhou, Bin Yang, Xianyue Ren, Zhenzhen Liu, Zheng Deng, Luming Chen, Yubin Deng*, Li-Ming Zhang, Liqun Yang*. Biomaterials, 2012, 33, 4731-4740. IF-2011=7.882)，題為“Hyperbranched cationic amylopectin derivatives for gene delivery”。該研究工作得到了國家自然科學基金、霍英東教育基金會高校優選資助課題和和高校基本科研業務費中山大學青年教師培育項目的資助。
相關鏈接 http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.03.014
Figure 1. Synthesis of the hyperbranched cationic amylopectin derivatives conjugated with oligoamine residues: (a) chemical reaction and (b) proposed structures of amylopctin and its hyperbranched cationic derivatives.
Figure 2. (A) AFM images of erythrocytes in (a) 0.9% NaCl solution, incubated with cationic polymers (500 mg/mL): (b) EDA-Amp, (c) DETA-Amp, (d) DMAPA-Amp, (e) bPEI, and (f) incubated with 10% Trion-100 (I: phase mode image, scale bar: 5 mm; II: height mode image). (B) Transfection efficiency of amylopectin derivative/pDNA complexes at various weight ratio (w/w = 5, 10, and 20) and the bPEI/pDNA complex (N/P = 10) determined by flow cytometry in 293T cells and A549 cells.
