[发明专利]多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亚胺共聚物与制法及在基因传递中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亚胺共聚物与制法及在基因传递中的应用。

背景技术

随着近代生物技术的发展与人类基因库的不断完善，使人类从分子水平上认识某些疾病根源已逐步成为可能，为基因治疗提供了理论基础。在具体实施中，如何获取安全有效的基因载体日益成为制约基因治疗临床应用的瓶颈问题。利用病毒载体介导基因转移是基因治疗中应用最广泛的方法，其中包括逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒、单纯疱疹病毒、痘苗病毒等载体。但是病毒类载体在临床应用中存在着很大的安全隐患，造成了基因治疗历史上首例患者死亡事件以及著名的法国“气泡婴儿”事件。相对于病毒类基因载体的不安全性，人工合成的阳离子聚合物由于其无免疫源性，分子设计多样，尺寸可控并能够连接靶向物质逐渐成为该领域的研究热点。

在众多已经报道的聚阳离子载体中，聚乙烯亚胺(PEI)由于其具有独特的“质子海绵效应”能够实现高效的基因传递而倍受关注[参见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的优点在于电荷密度集中，对基因物质有强的复合能力，在低氮磷比(N/P)比即能获得最佳转染效率。但是单纯使用均聚物PEI作为基因载体，往往受限于其不可降解性和高的细胞毒性。

人工合成的聚氨基酸(酯)具有与天然多肽相似的性质，能在生物体内被酶所降解，具有很好的生物降解性和生物相容性，是组织工程和药物释放体系载体材料中理想的医用材料之一。近期Xiong等研究者使用2-羟基吡啶做催化剂，通过胺解反应成功将支化的PEI分子接枝到线型的聚天冬氨酸骨架上，制备得到了线型聚天冬氨酸接枝聚乙烯亚胺共聚物，并通过实验证实了该阳离子共聚物是一种高效低毒并可降解的体外基因转染载体[参见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，相对于分子量为25000的PEI均聚物(PEI25k)该载体需在较高的N/P比才能实现最佳的转染效果，说明线型聚天冬氨酸接枝聚乙烯亚胺共聚物相对于PEI25k电荷密度不够集中，负载基因物质能力下降。在体内血清蛋白等复杂环境中，过高的N/P比例将使基因传递不稳定从而限制其应用。

文献报道聚阳离子载体复合基因物质的能力以及基因传递时的转染效率随着电荷的密度、带电骨架的形状(支化或直链)、以及带电基团的位置等因素而变化。其中支化结构的聚合物分子均方半径小，电荷密度集中，有利于提高基因物质的负荷能力，提高传递效率[参见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]。

发明内容

本发明的目的在于提供多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亚胺共聚物与制法及在基因传递中的应用。所合成的多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亚胺共聚物具有支化结构、电荷密度集中，克服了PEI均聚物高毒性不可降解以及线型聚合物接枝PEI电荷密度不够集中的缺点。多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亚胺共聚物是对基因物质负载能力强，能够自由调节带电骨架的形状、电荷密度，具有优良生物相容性的高效基因传递载体。

所述的多臂聚氨基酸(酯)接枝聚乙烯亚胺共聚物的结构式如下：

R＝-CH₂或者-CH₂CH₂；

PEI为聚乙烯亚胺，结构为线型或者支化，其结构式如下式所示：