PEG-b-PEI(聚乙二醇-嵌段-聚乙烯亚胺)在基因治疗中的应用主要集中在提高转染效率、降低细胞毒性和改善生物相容性等方面。以下是几个具体应用的例子:
PEI(聚乙烯亚胺)本身是一种高效的基因载体,但由于其高细胞毒性和免疫原性,限制了其在临床上的应用。通过与PEG(聚乙二醇)结合形成嵌段共聚物,可以显著降低其细胞毒性,同时保持较高的转染效率。例如,Gupta等人通过PEG修饰PEI,发现修饰后的PEI-PEG载体毒性低于未修饰的PEI,且其转染效率是商品化Lipofectin和PEI的5-16倍。
PEI的“质子海绵”效应有助于内涵体逃逸,这是其高效转染的重要机制。PEG的加入并不妨碍这一效应,而是通过屏蔽作用减少非特异性吸附,提高稳定性。例如,Kim等人制备的不同PEG化程度的PLL-PEG聚合物,结果显示PLL-PEG明显降低了PLL的细胞毒性,且其DNA转染效率是未修饰PLL的5-30倍,同时可高效稳定表达长达96小时。
PEG-b-PEI可用作DNA和RNA(如siRNA、microRNA)的递送载体,用于治疗遗传性疾病、癌症等多种疾病。例如,Ryu等人使用支链PEI(BPEI-25K)递送CRISPR质粒DNA,成功编辑了Neuro2细胞中的Slc26a4基因,编辑效率约为22.9%。
通过PEG修饰,PEI的免疫原性显著降低,提高了其在体内的循环时间和生物相容性。例如,Liang等人使用PEG-PEI-胆固醇(PPC)脂质聚合物递送VEGF-targeting sgRNA和Cas9,经过筛选特定配体(LC09)涂覆PPC表面,结果显示该载体可以选择性分布在原位骨肉瘤和肺转移中,降低VEGF表达和分泌,抑制肿瘤生长和转移,且未检测到毒性。
通过调整初始金盐/PEI的摩尔比,形成的Au PENPs在大鼠的血液池、裸鼠肺癌模型和兔淋巴结中显示出有效的CT成像对比增强效果。例如,通过优化组成和剂量,PEG-b-PEI可用于血液池、肿瘤和淋巴结的CT成像,提高诊断准确性。
这些例子展示了PEG-b-PEI在基因治疗中的多功能性和有效性,通过合理设计和优化,可以克服传统PEI的缺点,提高治疗的安全性和效果。