[發明專利]多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亞胺共聚物與制法及在基因傳遞中的應用

無效

• 申請號: 200910067107.7
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101575416A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 陳學思;陳磊;田華雨;夏加亮;李非凡;景遐斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08G73/04;C08G69/08;C12N15/87
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亞胺共聚物與制法及在基因傳遞中的應用。

背景技術

隨著近代生物技術的發展與人類基因庫的不斷完善，使人類從分子水平上認識某些疾病根源已逐步成為可能，為基因治療提供了理論基礎。在具體實施中，如何獲取安全有效的基因載體日益成為制約基因治療臨床應用的瓶頸問題。利用病毒載體介導基因轉移是基因治療中應用最廣泛的方法，其中包括逆轉錄病毒、腺病毒、腺相關病毒、單純皰疹病毒、痘苗病毒等載體。但是病毒類載體在臨床應用中存在著很大的安全隱患，造成了基因治療歷史上首例患者死亡事件以及著名的法國“氣泡嬰兒”事件。相對于病毒類基因載體的不安全性，人工合成的陽離子聚合物由于其無免疫源性，分子設計多樣，尺寸可控并能夠連接靶向物質逐漸成為該領域的研究熱點。

在眾多已經報道的聚陽離子載體中，聚乙烯亞胺(PEI)由于其具有獨特的“質子海綿效應”能夠實現高效的基因傳遞而倍受關注[參見Boussif?O，ZantaM.A，Behr?J.P.et?al.A?Versatile?Vector?for?Gene?and?Oligonucleotide?Transfer?intoCells?in?Culture?and?in?Vivo-Polyethylenimine.PNAS，1995；92：7297-7301]。PEI的優點在于電荷密度集中，對基因物質有強的復合能力，在低氮磷比(N/P)比即能獲得最佳轉染效率。但是單純使用均聚物PEI作為基因載體，往往受限于其不可降解性和高的細胞毒性。

人工合成的聚氨基酸(酯)具有與天然多肽相似的性質，能在生物體內被酶所降解，具有很好的生物降解性和生物相容性，是組織工程和藥物釋放體系載體材料中理想的醫用材料之一。近期Xiong等研究者使用2-羥基吡啶做催化劑，通過胺解反應成功將支化的PEI分子接枝到線型的聚天冬氨酸骨架上，制備得到了線型聚天冬氨酸接枝聚乙烯亞胺共聚物，并通過實驗證實了該陽離子共聚物是一種高效低毒并可降解的體外基因轉染載體[參見Xiong?M.P，Kwon?G.S.et?al.Poly(aspartate-g-PEI800)，a?polyethylenimine?analogue?of?low?toxicity?and?hightransfection?efficiency?for?gene?delivery.Biomaterials，2007；(28)：4889-4900]。然而，相對于分子量為25000的PEI均聚物(PEI25k)該載體需在較高的N/P比才能實現最佳的轉染效果，說明線型聚天冬氨酸接枝聚乙烯亞胺共聚物相對于PEI25k電荷密度不夠集中，負載基因物質能力下降。在體內血清蛋白等復雜環境中，過高的N/P比例將使基因傳遞不穩定從而限制其應用。

文獻報道聚陽離子載體復合基因物質的能力以及基因傳遞時的轉染效率隨著電荷的密度、帶電骨架的形狀(支化或直鏈)、以及帶電基團的位置等因素而變化。其中支化結構的聚合物分子均方半徑小，電荷密度集中，有利于提高基因物質的負荷能力，提高傳遞效率[參見Petersen?H.K，Kunath，et?al.Star-shapedpoly(ethylene?glycol)-block-polyethylenimine?copolymers?enhance?DNAcondensation?of?low?molecular?weight?polyethylenimines.Biomacromolecules，2002；3(5)：926-936]。

發明內容

本發明的目的在于提供多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亞胺共聚物與制法及在基因傳遞中的應用。所合成的多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亞胺共聚物具有支化結構、電荷密度集中，克服了PEI均聚物高毒性不可降解以及線型聚合物接枝PEI電荷密度不夠集中的缺點。多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亞胺共聚物是對基因物質負載能力強，能夠自由調節帶電骨架的形狀、電荷密度，具有優良生物相容性的高效基因傳遞載體。

所述的多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亞胺共聚物的結構式如下：

R＝-CH₂或者-CH₂CH₂；

PEI為聚乙烯亞胺，結構為線型或者支化，其結構式如下式所示：