新型自组装聚合物被证实能有效实现基因递送
新型自组装聚合物被证实能有效实现基因递送
英国曼彻斯特大学与伯明翰大学的科学家团队合作探索了一种更高效、毒性更低的方法来将遗传物质递送入细胞，这一挑战是基因治疗、生物技术和基因编辑等领域的关键所在。近日，这项研究发表于《美国化学学会材料快报》。
图片来源：曼彻斯特大学
这种新技术利用自组装聚合物载体进行基因递送，在实验室测试中，与现有技术相比，提高了递送效率并降低了对细胞的毒性。这些进展依赖于将基因编辑工具安全且高效地递送入细胞的方法，而这正是阻碍其广泛应用的关键瓶颈。改进现有的基因递送方法对于推动这些进展并实现更高效的转染已变得至关重要。
将DNA或RNA导入细胞以改变基因表达的过程，可以通过使用病毒载体或非病毒载体来实现。虽然病毒载体功能强大，但它们引发了安全性和生产方面的担忧，这极大地推动了开发更安全的非病毒替代载体的兴趣。使用聚合物载体或脂质纳米颗粒递送遗传物质的转染，是一种关键的非病毒策略。然而，现有系统常常难以在效率和毒性之间取得平衡。为了开发用于分子递送应用的聚合物系统，需要开发并筛选更先进的聚合物系统。
该团队证明，通过聚合诱导静电自组装（PIESA）方法产生的复合物，比传统方法制备的聚合物复合物提供了一种更有效且更通用的基因递送途径。复合物是当带正电的聚合物与带负电的DNA或RNA结合时形成的，能够产生使遗传物质进入细胞的纳米尺度复合体。传统上，复合物是使用预先合成好的聚合物，然后将其与DNA或RNA混合来制备的。然而，这种后组装的步骤可能导致不稳定性并增加细胞毒性，通常会限制能够有效递送的遗传物质载量的大小。
“这项工作的新颖之处在于，我们将受控聚合物合成与DNA组装结合到了一个单罐的一步法过程中。通过让复合物在聚合物生长过程中形成，我们获得了控制其尺寸和性质的能力，同时为未来实现配方的高通量筛选铺平了道路。”论文通讯作者、曼彻斯特大学博士Lee Fielding说。
PIESA技术通过在聚合物生长过程中驱动静电自组装，克服了上述局限性。随着聚合物的形成，它会与遗传物质结合，产生尺寸、结构和理化性质都受到控制的复合物。通过采用“一锅法”制备复合物，避免了对复杂后处理的需求，从而提高了批次间一致性并促进了配方的高通量筛选。
研究表明，在转染试验中，源自PIESA的复合物比传统组装的复合物对细胞的毒性更低，并且作为基因递送载体更为有效，能够在保持细胞活力的同时实现更高的基因表达。
“这种方法可能开辟一条通往更可靠、更易于规模化的非病毒基因递送途径。通过创新复合物的制备和筛选方法以提高效率，同时降低毒性，我们希望这将有助于加速基因递送技术的发展，并使其在生物医学研究和临床应用中更易获得。”Lee Fielding说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.6c00077