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进步发展的Lipoplex Polyplex修改与阴离子聚合物为高效的基因传递gydF4y2Ba

Yoshiyuki服部年宏*gydF4y2Ba

药研究的部门,法师大学Ebara 2-4-41, Shinagawa-ku, 142 - 8501年东京,日本gydF4y2Ba

*通信地址:gydF4y2BaYoshiyuki服部年宏博士,药物传输研究的部门,法师大学Ebara 2-4-41, Shinagawa-ku,东京142 - 8501年,日本、电话/传真:+ 81 3 5498 5054;电子邮件:yhattori@hoshi.ac.jpgydF4y2Ba

日期:gydF4y2Ba提交:gydF4y2Ba2017年6月29日;gydF4y2Ba批准:gydF4y2Ba2017年7月21日;gydF4y2Ba发表:gydF4y2Ba2017年7月24gydF4y2Ba

本文引用:gydF4y2Ba服部年宏y Lipoplex的发展和进步Polyplex修改与阴离子聚合物有效的基因传递。J其他地中海麝猫基因。2017;1:003 - 018。DOI:gydF4y2Ba10.29328 / journal.jgmgt.1001002gydF4y2Ba

版权许可:gydF4y2Ba©2017服部年宏y是一个开放的这篇文章在知识共享归属许可必威体育西汉姆联下发布的,它允许无限制的使用,分布,在任何介质,和繁殖提供了最初的工作是正确引用。gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

核酸疗法已成为越来越重要的战略治疗多种人类疾病。系统性疗法,治疗基因必须以高效的方式传递给它的目标组织没有副作用。将治疗基因如质粒DNA (pDNA)或小干扰RNA (siRNA)目标组织的系统性管理、阳离子载体如阳离子脂质体作为一种病毒性和聚合物常用的向量。然而,治疗基因的二进制复杂和阳离子载体必须稳定血液循环的避免与血液凝集组件,因为静电带正电的复合物和带负电荷的红细胞之间的相互作用会引起凝集,啤切导致高截留治疗基因的高度扩展肺毛细血管。克服这个问题的一个很有前途的方法是表面改性的阳离子与阴离子复合物可降解聚合物如透明质酸、硫酸软骨素、聚麸胺酸。作为另一种方法,我们最近开发了一种顺序注入法的阴离子聚合物和阳离子脂质体/治疗基因的复杂(阳离子lipoplex)交付治疗基因植入肝脏或肝转移。在本文中,我们描述的最新进展由脂质治疗基因——使用阴离子聚合物和聚合物载体系统。gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

核酸治疗(基因治疗)最近获得重视作为治疗方法的获得和遗传性疾病[1]。核酸疗法可以被定义为一种疾病的治疗治疗基因的转移(DNA或RNA)为目标组织表达或抑制基因相关疾病过程的兴趣。核酸疗法包括质粒DNA (pDNA),小干扰rna (siRNAs),小分子核糖核酸(microrna)。pDNA对于基因表达系统,循环,双链DNA分子,包含治疗基因的互补DNA编码和其他几个基因元素,如增强剂,促进剂,聚腺苷酸化控制转录序列。重组pDNA携带治疗基因引入细胞可以产生治疗性蛋白质。相比之下,核和microrna与mRNA交互,通常引发信使rna降解。siRNAs,小双链rna,是RNA-induced沉默复杂的基质(RISC),他们抑制靶基因的表达通过触发特定的降解互补信使rna序列[2]。microrna,单链内源性rna小,诱导转化镇压通过阻断mRNA翻译和触发后的信使rna降解并入RISC [3]。RISC使用核或microrna的作为识别的模板互补mRNA。特定的siRNA -和miRNA-mediated目标基因退化有望用于治疗各种疾病。 However, these nucleic acid-based medicines are hindered by disadvantages related to their intrinsic properties such as easy degradation by serum nucleases and low cellular uptake due to repulsion by the negatively charged cell membrane [4-6]. Therefore, the development of suitable vectors (carriers) for efficient and stable delivery of nucleic acid-based medicines to the target cells is an important issue.

向量的核酸药物可分为病毒和病毒性系统。病毒载体,如逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒,和其他几个病毒类型,在转染效率[1、7],但风险主机由于病毒蛋白的免疫原性,肿瘤形成的可能性由于染色体集成和传染性病毒的产生由于重组[8]。相比之下,病毒性载体有许多优点,如易于修改向量对组织目标的表面,他们缺乏免疫原性,相对安全,相对易于大规模生产。因此,病毒性向量是一个有吸引力的替代方法为临床基因治疗(9、10)。病毒性载体、阳离子脂质体和阳离子聚合物更常用的(11 - 13),因为他们可以很容易地形成配合物与DNA或RNA分子gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba核酸的带负电荷的磷酸基。阳离子聚合物/治疗基因复合物(阳离子polyplexes)或阳离子脂质体/治疗基因复合物(阳离子lipoplexes)可以改善细胞的核酸疗法与带负电荷的细胞表面的交互。使用阳离子polyplexes或lipoplexes的优势包括保护治疗血清核酸酶的基因。gydF4y2Ba

系统性的基因疗法,以核酸疗法必须高效率的传输到目标的组织。然而,据报道,阳离子lipoplexes或polyplexes积累主要在肺后静脉注射(14、15)。这种复合物的积累造成的肺是凝集的结果之间的静电相互作用带正电的复合物和带负电荷的红细胞[16]。啤切导致的高截留lipoplexes在高度扩展肺毛细血管和诱导积累主要在肺[17]。因此,polyplexes lipoplexes必须稳定血液中避免与血液凝集组件。在脂质体基因传递,PEGylation阳离子表面lipoplexes (PEG-modified lipoplexes)可以减少积累在肺与血液组件通过避免协会;然而,PEGylation还能抑制细胞吸收lipoplexes在目标组织,并破坏治疗基因的表达从pDNA或目标由核基因沉默效应在所有器官由于lipoplexes稳定性高,被称为挂钩的困境(18、19)。gydF4y2Ba

一个有前途的方法来克服这个问题是静电封装或表面改性的阳离子与阴离子lipoplexes或polyplexes可生物降解聚合物如透明质酸(HA)、硫酸软骨素(CS),或聚麸胺酸(PGA)(图1),因为这样的阴离子复合物可以防止系统性注射后与血液凝集组件。在本文中,我们描述的最新进展核酸疗法通过病毒性载体使用阴离子聚合物。gydF4y2Ba

Polyplexes与透明质酸lipoplexes修改gydF4y2Ba

HA non-sulfated、无支链的糖胺聚糖组成的交替残留β-D -(1 - 3)葡萄糖醛酸和β-D - (1 - 4) -N-acetylglucosamine(图1),它是用作隐形材料行为和tumor-targeted交付(表1)。对于基因传递,HA通常是涂在表面阳离子lipoplexes或polyplexes静电相互作用体系正电荷。哈是一个杰出的组件在大多数恶性肿瘤的微环境,而CD44是HA的主要受体。胞质域绑定的HA CD44促进其与特定的细胞骨架蛋白的交互(20、21)和刺激多种肿瘤特异性功能和肿瘤进展[22]。因此,公顷用于针对肿瘤细胞过表达CD44在细胞表面。gydF4y2Ba

图1:gydF4y2Ba代表阴离子聚合物用于lipoplexes和polyplexes涂料。CS:硫酸软骨素C,哈:透明质酸,γPGA: poly-γ-glutamic酸,αPGA: poly-α-glutamic酸。gydF4y2Ba

表1:gydF4y2BaPolyplexes或lipoplexes透明质酸(HA)或HA共轭基因传递。gydF4y2Ba

核酸gydF4y2Ba

哈、哈共轭gydF4y2Ba

阳离子聚合物或脂质体gydF4y2Ba

参考gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

Lipofectamine 2000gydF4y2Ba

[24]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

壳聚糖gydF4y2Ba

(25 - 26)gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

表面(PEI)gydF4y2Ba

(28 - 30)gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

PAMAMgydF4y2Ba

[34]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

HA-PEIgydF4y2Ba

- - - - - -gydF4y2Ba

[46]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

DOTAP /涂料脂质体gydF4y2Ba

[23]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

Poly-L-argininegydF4y2Ba

[35]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

Chitosan-PEIgydF4y2Ba

[32]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

Chitosan-g-PEGgydF4y2Ba

[27]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

PAMAMgydF4y2Ba

[33]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

哈gydF4y2Ba

PLGA-PEIgydF4y2Ba

[31]gydF4y2Ba

核,microrna的gydF4y2Ba

HA-PEIgydF4y2Ba

- - - - - -gydF4y2Ba

41 - 45 [47]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

HA-DOPEgydF4y2Ba

德/涂料脂质体gydF4y2Ba

(》)gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

HA-DOPEgydF4y2Ba

DOTAP /涂料脂质体gydF4y2Ba

[40]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

HA-DOPAgydF4y2Ba

钙gydF4y2Ba

[48]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

HA-siRNAgydF4y2Ba

裴gydF4y2Ba

[49]gydF4y2Ba

反义DNAgydF4y2Ba

HA-antisense DNAgydF4y2Ba

鱼精蛋白gydF4y2Ba

[50]gydF4y2Ba
pDNA:质粒DNA, siRNA:小干扰RNA, microRNA:哈:透明质酸,微RNA, DOTAP: 1, 2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane,涂料:1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine, DE: [2 - (2, 3-didodecyloxypropyl)羟乙基]溴化铵、二羟基苯丙氨酸:3,4-dihydroxy-L-phenylalanine, PAMAM:保利(氨基胺)、挂钩:聚乙二醇,PLGA:保利(lactic-co-glycolic酸)。gydF4y2Ba

在pDNA或siRNA脂质体交付系统,阳离子脂质1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium丙烷(DOTAP)和1,2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium丙烷(DOTMA)经常被使用,加上1,2-dioleoyl -gydF4y2BasngydF4y2Ba-glycero-3-phosphoethanolamine(涂料)和胆固醇(Chol)作为辅助脂质(图2)。涂料影响阳离子脂质体的结构过渡细胞吸收后在后期核内体酸性pH值gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba内吞作用,促进核endosomal逃脱或者pDNA lipoplexes。在脂质体交付,HA涂层(图3)可能会使正电荷DOTAP /涂料lipoplexes核和特别有助于目标和进入肿瘤细胞而不影响正常组织[23]。Lipofectamine 2000是一个商用脂质体转染试剂。Lipofectamine 2000 lipoplexes成功地涂上了哈gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba静电相互作用(图3),HA涂层没有减少基因转染[24]。gydF4y2Ba

图2:gydF4y2Ba代表阳离子脂质和中性脂质用于阳离子脂质体的制备。DOTMA: 1、2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium丙烷,DOTAP: 1, 2-dioleoyl-3-trimethylammonium丙烷,涂料:1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine,胆固醇:胆固醇。gydF4y2Ba

图3:gydF4y2Ba制备阴离子种lipoplexes。中,制备了阳离子lipoplexes混合质粒DNA (pDNA)或小干扰RNA (siRNA)与阳离子脂质体,然后这些被静电相互作用与阴离子聚合物涂层。在B,阳离子脂质体与阴离子polymer-lipid共轭被修改,然后用pDNA阴离子聚合物改性脂质体静电相互作用或核。gydF4y2Ba

壳聚糖是甲壳素的N-deacetylated导数,polycationic线性多糖组成的β-(1 - 4)与D-glucosamine和N-acetyl-D-glucosamine(图4)。壳聚糖和核酸之间的静电相互作用会导致形成一个稳定的复杂的壳聚糖与pDNA或核。三元复杂pDNA /壳聚糖/公顷(图5),表现出更高的转染效率主要软骨细胞比二进制复杂pDNA /壳聚糖[25],这促进软骨细胞增殖的转染pDNA编码转化生长因子(TGF) -β1基因[26]。此外,一个三元复杂的核酸/壳聚糖-gydF4y2BaggydF4y2Ba聚(乙二醇)(CS -gydF4y2BaggydF4y2Ba挂钩)/公顷的有效载体的核和pDNA,引起生物反应以最小的细胞毒性[27]。gydF4y2Ba

图4:gydF4y2Ba制备阴离子种lipoplexes。中,制备了阳离子lipoplexes混合质粒DNA (pDNA)或小干扰RNA (siRNA)与阳离子脂质体,然后这些被静电相互作用与阴离子聚合物涂层。在B,阳离子脂质体与阴离子polymer-lipid共轭被修改,然后用pDNA阴离子聚合物改性脂质体静电相互作用或核。gydF4y2Ba

图5:gydF4y2Ba制备阴离子种polyplexes。中,制备了阳离子polyplexes混合的质粒DNA (pDNA)或小干扰RNA (siRNA)与阳离子聚合物,然后他们被静电相互作用与阴离子聚合物涂层。在B,阴离子polymer-cationic使共轭聚合物静电相互作用与pDNA或核。在C语言中,阴离子polymer-siRNA轭合物或阴离子polymer-antisense oligodeoxynucleotide (ODN)通过可约二硫键配合静电相互作用和阳离子聚合物。gydF4y2Ba

表面(PEI)和聚氨基胺)(PAMAM)聚合物具有内在endosomolytic活动由于残留这些聚合物在生理unprotonated pH值,使其高效“质子海绵”。在酸化后核内体的内吞作用裴或PAMAM polyplexes,进一步发生质子化作用的聚合物,这引发氯化涌入,导致渗透内体肿胀、扰动和endosomal膜破裂,逃脱的polyplexes核内体进入细胞质。贝聿铭是一种阳离子聚合物与重复单位组成的一个碳脂肪族胺组和垫片(CgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba5gydF4y2BaN)gydF4y2BangydF4y2Ba)(图4),它在线性和分支的形式,在交付pDNA或核都是有效的。三元复合物pDNA / PEI /公顷(图5)显示高基因表达水平在肿瘤静脉注入小鼠肿瘤(28 - 30)。谎言等人报道,保利(lactic-co-glycolic酸)表面(PLGA-PEI) /低氧诱导因子(HIF) 1αsiRNA复杂覆盖着哈可以有效地减少HIF-1α表达在肿瘤细胞的水平[31]。此外,三元复合核/ PEI-grafted壳聚糖寡核苷酸/公顷(图5)作为异位病灶的有效载体通过绑定HA CD44 [32]。gydF4y2Ba

PAMAM是一个线性或分析聚合物的重复单元的酰胺和胺(图4)。陈等人报道,三元复合核/ PAMAM /公顷(图5)可以提供核成人类乳腺癌mda - mb - 231细胞过表达CD44 [33]。顾等人表明,掺入pDNA /公顷的PAMAM polyplexes(图5)导致显著改善肿瘤pDNA积累在肺肿瘤(小鼠黑色素瘤B16-F10)其老鼠[34]。此外,瘤内注射的三元复合物siRNA / poly-L-arginine /公顷(图5)显著降低目标基因在肿瘤组织的表达[35]。gydF4y2Ba

哈也可以结合到脂质(图3 b)或聚合物(图5 b)使用化学基团[36-41]。HA-DOPE共轭可以通过酰胺键的创建HA和氨基羧基组之间的[37]的内幕消息。包含HA-DOPE配合成阳离子脂质体由[2 - (2,3-didodecyloxypropyl)羟乙基]溴化铵(DC)和添加剂(图3 b)可以提高转染到肿瘤细胞表达CD44受体(》)。此外,DOTAP /涂料脂质体修改HA-DOPE共轭(图3 b)也表现出改善稳定细胞培养基和降低细胞毒性[40]。gydF4y2Ba

和核HA-PEI轭合物形成复合物,microrna或pDNA由带负电荷的核酸之间的静电相互作用和带正电的裴HA-PEI共轭的一部分(图5 b) [41-47]。HA-PEI轭合物形成gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba酰胺键之间的羧基组HA和胺组支裴显示特定的基因沉默效果的siRNA / HA-PEI polyplexes进入肿瘤细胞[42]。汉等人也报告说,HA-PEI可以有效传递siRNAs和反义寡核苷酸(ODNs)肿瘤细胞细胞毒性较低[45]。此外,公园等人报道,可约HA-SS-PEI共轭可以准备与裴交联与乌洛托品bisacrylamide (PEI-SS)和瘤内注射血管内皮生长因子(VEGF)核/ HA-SS-PEI polyplexes(图5 b)导致显著抑制肿瘤的生长,同时降低VEGF mRNA和VEGF水平的肿瘤[43]。HA-PEI轭合物也被用于交付pDNA CD44-overexpressing巨噬细胞[46]。gydF4y2Ba

磷酸钙,天然无机材料,被认为是一种很有前途的基因传递的载体由于其生物相容性,生物降解能力,能力封装螯合钙离子所带负电荷的核酸。李等人报道,磷酸钙纳米颗粒配合的siRNAs稳定通过包含3 4-dihydroxy-L-phenylalanine(多巴)和HA改进积累的siRNA肿瘤和诱导高消声效果的目标基因在系统性管理[48]。gydF4y2Ba

HA可直接共轭siRNAs[49]或反义ODNs [50]gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba可约二硫键。HA-SS-siRNA共轭/裴polyplexes(图5 c)表现出改进的稳定对血清蛋白质,并沉默目标基因表达通过CD44-mediated内吞作用[49]。此外,HA-SS-antisense ODN共轭/鱼精蛋白polyplexes(图5 c)增加细胞吸收和增强基因的抑制功效[50]。从这些发现,HA载体系统的公司可能是有用的治疗基因的成CD44-overexpressing细胞。gydF4y2Ba

Polyplexes或与硫酸软骨素lipoplexes修改gydF4y2Ba

粘多糖,包括CS,附着在表面的蛋白聚糖肿瘤细胞恶性转化和转移中起重要作用[51]。CS是一种阴离子型线性多糖,它由交替的二糖单位β-glucuronic酸- (1 - 3)gydF4y2BaNgydF4y2Ba-acetyl-β-galactosamine-6 -硫酸(图1),它可以绑定到CD44。CS是目前应用作为骨关节炎的症状慢作用药物(SYSADOA)剂治疗骨关节炎(OA) [52]。小泽等人报道,增加CS pDNA /聚(乙二醇)-block-poly(挂钩)gydF4y2BaNgydF4y2Ba- - - - - - (gydF4y2BaNgydF4y2Ba——(2-aminoethyl) 2-aminoethyl] aspartamide (PEG-PAsp(检波器))polyplexes明显降低细胞膜的损伤gydF4y2Ba在体外gydF4y2Ba和gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba[53]基因转染。我们还发现,CS减毒诱发的小鼠炎症反应和肝毒性DOTAP /胆固醇lipoplexes [54、55]。因此,CS可能是一个有价值的材料安全的基因传递(表2)。gydF4y2Ba

表2:gydF4y2BaPolyplexes或lipoplexes硫酸软骨素(CS)或CS共轭基因传递。gydF4y2Ba

核酸gydF4y2Ba

CS或CS共轭gydF4y2Ba

阳离子聚合物或脂质体gydF4y2Ba

参考gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

DOTMA /胆固醇脂质体gydF4y2Ba
DOTMA /涂料脂质体gydF4y2Ba
Poly-L-argininegydF4y2Ba
Poly-L-lysinegydF4y2Ba

[59]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

Dendrigraft poly-L-lysinegydF4y2Ba

[63]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

DOTAP /胆固醇脂质体gydF4y2Ba

[54]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

PEG-PAsp(依据)gydF4y2Ba

[53]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

裴gydF4y2Ba

(62、65)gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

PAMAM树形分子gydF4y2Ba

[64]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CSgydF4y2Ba

壳聚糖gydF4y2Ba

[61]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

CS-PEIgydF4y2Ba

- - - - - -gydF4y2Ba

[56]gydF4y2Ba

microrna的gydF4y2Ba

CS-PEIgydF4y2Ba

- - - - - -gydF4y2Ba

[57]gydF4y2Ba

microrna的gydF4y2Ba

CS-PAMAMgydF4y2Ba

- - - - - -gydF4y2Ba

[58]gydF4y2Ba
pDNA:质粒DNA, microRNA: CS:微rna,硫酸软骨素,DOTMA: 1, 2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium丙烷,涂料:1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine,胆固醇:胆固醇,PEG-PAsp(检波器):聚(乙二醇)(挂钩)-block-poly {N - [N - (2-aminoethyl) 2 -氨乙基]aspartamide}。裴:表面,PAMAM:保利(amidoamine)。gydF4y2Ba

罗等人报道,CS-modified裴/ pDNA(图5 b)有一个转染效率类似于Lipofectamine lipoplexes pDNA通过clathrin-dependent和CD44-mediated内吞作用[56]。此外,CS-modified裴/ microRNA-34a miR-34a polyplexes和CS-modified PAMAM树形分子/ miR-34a polyplexes(图5 b)也显示出明显的抑制肿瘤的生长和诱导肿瘤细胞凋亡CD44-mediated通过内吞作用[57,58]。Kurosaki等人报道,三元复合物封装poly-L-arginine或poly-L-lysine polyplexes(图5)和DOTMA /胆固醇或DOTMA /涂料的lipoplexes pDNA与CS(图3)显示高转基因表达B16-F10细胞与低细胞毒性和低凝集红细胞[59]。此外,Hagiwara等人报道,三元复杂pDNA /壳聚糖/ CS(图5)表现出高细胞吸收通过微胞饮现象[60],并强烈抑制肿瘤生长在Huh-7肿瘤异种移植瘤内注射的复合物pDNA编码单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-tk) [61]。石漠等人报道,腹腔内注射三元复杂的(图5)pDNA / PEI / CS编码小鼠粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(mGM-CSF)长期生存在一个腹腔内卵巢肿瘤模型[62]。此外,瘤内注射的三元复杂实现鼠标存活率100%,皮下肿瘤模型。从这些发现,CS可能是一个有用的多糖提高转染肿瘤的能力gydF4y2Ba在体外gydF4y2Ba和gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

Kurosaki等人报道,三元复合物pDNA / poly-L-lysine / CS或pDNA poly-L-arginine / CS(图5)导致高的转基因表达后的脾静脉注射[59]。他们推测,CS封装pDNA polyplexes可能主要被巨噬细胞在脾脏多糖。Iwanaga等人也报告说,通过静脉注射的三元复合物pDNA / dendrigraft poly-L-lysine / CS(图5)诱导基因表达水平高的网状内皮系统[63]。此外,主角等人报道,三元复杂的pDNA静电组装与PAMAM树形分子和CS(图5)是一个有效的和安全的基因向量,并导致脾脏中基因表达显著高于pDNA / PAMAM树形分子polyplexes [64]。因此,CS polyplexes涂料可能会是有用的基因向量脾脏,他们可能是一个有前途的方法进行DNA疫苗接种。此外,intravitreous管理三元复合物pDNA / PEI / CS(图5)显示高基因表达在视网膜上,表明他们复杂的适合有效和安全的眼部基因疗法[65]。gydF4y2Ba

Polyplexes或lipoplexes改性聚麸胺酸或肝素gydF4y2Ba

Poly-α-glutamic酸(αPGA)是合成聚氨基酸的羧基谷氨酸单元(图1)。相比之下,poly-γ-glutamic酸(γ-PGA)是一种发酵产品由枯草芽孢杆菌和聚氨基酸连接通过酰胺α-amino之间的联系和γ-carboxylic酸组(图1)。涂层的PGA阳离子lipoplexes或polyplexes有潜力提高交付肿瘤组织,同时保护正常组织免受有毒副作用(表3)。廖等人报道,γPGA涂层pDNA /壳聚糖polyplexes(图5)显著增强细胞吸收gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba一个特定γ-glutamyl转肽酶(GGT) (66、67)。GGT细胞表面酶是催化酰胺水解γ-glutamyl集团的谷胱甘肽在细胞[68]。组胺的氨基端γ-glutamyl单元在γ-PGA互动GGT扮演了一个至关重要的角色。在一些人类癌症中GGT是过表达的[69 - 72]。因此,γPGA用于靶向肿瘤细胞过表达GGT在细胞表面。gydF4y2Ba

表3:gydF4y2BaPolyplexes或lipoplexes聚麸胺酸、肝素、海藻酸、果胶基因传递。gydF4y2Ba

核酸gydF4y2Ba

阴离子聚合物或它的共轭gydF4y2Ba

阳离子聚合物或脂质体gydF4y2Ba

参考gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

壳聚糖gydF4y2Ba

(66、67)gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

Dendrigraft poly-L-lysinegydF4y2Ba

[80]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

裴gydF4y2Ba

(81 - 83)gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

鱼精蛋白gydF4y2Ba

[75]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

αPGAgydF4y2Ba

DOTAP /胆固醇脂质体gydF4y2Ba

[54]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

壳聚糖gydF4y2Ba

[73]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

Dendrigraft poly-L-lysinegydF4y2Ba

[74]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

αPGAgydF4y2Ba

DOTAP /胆固醇脂质体gydF4y2Ba

[77]gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

αPGAgydF4y2Ba

DMAPAP /涂料脂质体gydF4y2Ba

(78、79)gydF4y2Ba

核gydF4y2Ba

ᵞgydF4y2BaPGAgydF4y2Ba

裴gydF4y2Ba

[76]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

肝素钠gydF4y2Ba

阳离子glycopolymer (Tr4)gydF4y2Ba

[84]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

Heparin-PEIgydF4y2Ba

- - - - - -gydF4y2Ba

[85]gydF4y2Ba

pDNAgydF4y2Ba

海藻酸、果胶gydF4y2Ba

Lipofectamine 2000gydF4y2Ba

[24]gydF4y2Ba
pDNA:质粒DNA, siRNA:小干扰RNA,gydF4y2BaᵞgydF4y2BaPGA:保利-gydF4y2Baᵞ-gydF4y2Ba谷氨酸gydF4y2Ba,gydF4y2BaαPGA: poly-α-glutamic酸,裴:表面,DMAPAP: 2 -{3 -[二- (3-amino-propyl)氨基]-propylamino} -gydF4y2BaN -gydF4y2Baditetradecyl[氨基甲酰methyl-acetamide胆固醇:胆固醇、涂料:1,2-dioleoylgydF4y2Ba- sngydF4y2Ba-glycero-3-phosphoethanolamine。gydF4y2Ba

廖等人报道,包含γPGA没有改变核和壳聚糖之间的复杂地层的能力,但它显著增加细胞吸收和基因沉默效应[73]。小玉等人表明,瘤内注射三元复合核/ dendrigraft poly-L-lysine /γPGA(图5)抑制目标基因的表达在结肠癌26肿瘤小鼠[74]。此外,一个三元复杂pDNA /鱼精蛋白/γPGA(图5)是由clathrin-mediated内吞作用和macropinosytosis显示在[75]B16-F10细胞转染效率高。此外,三元复合核/ PEI /γPGA(图5)显示高基因沉默效应和B16-F10没有细胞毒性细胞[76]。从这些发现,三元复合物与γPGA可能是针对肿瘤细胞的潜在载体。gydF4y2Ba

αPGA DOTAP涂料/胆固醇lipoplex核或pDNA(图3)增加积累的lipoplex肝后静脉注射[77]。此外,αPGA涂层2 -{3 -[二- (3-amino-propyl)氨基]-propylamino-N-ditetradecyl[氨基甲酰methyl-acetamide (DMAPAP) /涂料lipoplexes小干扰rna(图3)的减少gydF4y2Ba在体外gydF4y2Ba和gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba小干扰rna交付到肝脏和肺毒性和增强系统性注射后(78、79)。静脉注射γPGA主要积累在小鼠脾脏和肝脏。玉等人报道,三元复杂pDNA / dendrigraft poly-L-lysine /γPGA(图5)显示只在脾脏转染效率高,尽管pDNA / dendrigraft poly-L-lysine polyplexes诱导高转染效率在肝脏,肺,脾[80]。此外,一个三元复杂pDNA / PEI /γPGA(图5)是由γPGA-specific受体介导的能源依赖的过程[81],和他们显示高转基因表达在脾脏没有毒性(82、83)。也因此,γPGA polyplexes涂料可能有用安全基因向量脾脏。gydF4y2Ba

肝素是一种生物相容性,临床上使用的无毒粘多糖作为抗凝治疗静脉血栓形成或防止血栓形成。肝素已经重复二糖单位组成的糖醛酸(L-iduronic或D-glucuronic酸)与1→4 D-glucosamine(图1)。博伊尔等人报道,添加低剂量的肝素可显著提高pDNA交付由阳离子glycopolymer (Tr4)(图5)[84]。他们推测肝素涂层polyplexes似乎改善细胞表面绑定,内化,细胞内贩卖polyplexes核,导致高的转基因表达。此外,化学共轭与肝素(heparin-PEI)组成了一个nanogel裴,和静脉注射heparin-PEI pDNA复合物(图5 b)表现出高pDNA分布在肺,和抑制肺癌转移的恶性黑色素瘤B16-F10和鼠标结肠癌癌结肠癌26 pDNA编码的注射白介素15基因[85],表明heparin-PEI共轭肺是一种有效的基因载体。gydF4y2Ba

顺序注射阴离子聚合物,siRNA lipoplexesgydF4y2Ba

αPGA或CS DOTAP涂料/胆固醇lipoplexes siRNAs或pDNAs预防与红细胞聚集,并增加lipoplexes积累后的肝静脉注射(图6 a、B) [77]。最近,我们重新审视与阴离子种三元复合体基因转移方法,因为在阳离子与阴离子聚合物lipoplexes,涂料的大小和ζ-potential三元复合物在很大程度上影响改变阳离子的电荷比率(+ / -)lipoplexes阴离子聚合物;因此,这个电荷比率(+ / -)必须完全控制了制备阴离子高分子涂层lipoplexes前静脉注射[77]。此外,从siRNA lipoplexes阴离子聚合物分离核引起的竞争结合阳离子脂质体静脉注射前[77]。因此,我们开发了一个顺序喷射法,与核阳离子lipoplexes静脉注射静脉注射后不久的阴离子聚合物。例如,静脉注射DOTAP /胆固醇lipoplexes诱发肺部大积累(图6和7);然而,静脉注射1毫克CS或αPGA成老鼠,紧随其后的是静脉注射DOTAP /胆固醇lipoplexes 1分钟间隔交付siRNA有效肝脏没有积累在肺部(图6 c和7)(86、87)。这个方法的优势是不需要准备的三元配合物,有时是不稳定的解决方案,通过中和lipoplexes的表面电荷。关于脂质体配方,阳离子脂质体由DOTAP /涂料,DOTMA /胆固醇,dimethyldioctade-cylammonium溴化(DDAB) /胆固醇和gydF4y2BaOgydF4y2Ba,gydF4y2BaOgydF4y2Ba-ditetradecanoyl -gydF4y2BaNgydF4y2Ba(α-trimethylammonioacetyl)二乙醇胺氯(DC-6-14) /胆固醇也可以有效地交付siRNAs进入肝脏通过顺序注射αPGA [87]。此外,肌内、腹腔内或皮下注射的CS小鼠静脉注射前DOTAP /胆固醇lipoplexes也导致核主要积累在肝脏[88]。我们发现,无论CS的注射途径,血清中c的浓度需要20μg /毫升以上有效的核交付到肝脏顺序注射后[88]。我们推测,CS或αPGA注入可能防止siRNA lipoplexes与红细胞的凝集的交互与CS或αPGA siRNA lipoplexes血液循环,增加积累在肝脏。基因沉默效应而言,siRNAs由这个顺序注射αPGA或CS能显著抑制mRNA的表达目标基因在肝脏或肝转移[86]。关于副作用,顺序注射αPGA + siRNA lipoplexes表现出肝损伤和导致炎性细胞因子的诱导TNFα和血清中白细胞介素- 10”等,但顺序注射(c + siRNA lipoplexes没有[55]。CS是一种化合物的抗炎活性和有效治疗OA患者[52]。CS变弱在巨噬细胞炎症反应gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba抑制NF-κB核易位(89、90)。因此,CS能抑制炎症反应引起的阳离子lipoplexes的注入。此外,顺序注射与蛋白激酶c +阳离子lipoplexes N3 (PKN3)核可以抑制肿瘤生长在人类乳腺肿瘤的老鼠轴承肝转移MCF-7或mda - mb - 231 [91]。从这些发现,连续注射CS和siRNA lipoplexes小说可能是一个系统性的方法交付siRNA肝脏和肝转移。gydF4y2Ba

图6:gydF4y2BaBiodistribution小干扰rna (siRNAs)小鼠静脉注射后siRNA lipoplexes (A),静脉注射的阴离子种siRNA lipoplexes (B)和静脉注射的阴离子聚合物,紧随其后的是注入siRNA lipoplexes (C),灰色区域显示器官siRNA积累的地方。gydF4y2Ba

图7:gydF4y2Ba影响硫酸软骨素(CS)或poly-α-glutamic酸(αPGA) biodistribution小干扰rna (siRNAs)在小鼠静脉注射DOTAP /胆固醇lipoplexes [86 - 88]。在顺序注射,静脉注射后1分钟1毫克CS或PGA, DOTAP /胆固醇与Cy5.5-labeled lipoplexes核(Cy5.5-siRNA)管理静脉注射到老鼠[86 - 88]。gydF4y2Ba体外gydF4y2Ba图像的解剖组织(A)和组织部分(肺和肝脏)(B)得到小干扰rna lipoplexes注射后1小时。,荧光强度使用彩色插图规模(红色是最大的,紫色是最低)。在B,绿色信号表明Cy5.5-siRNA的本地化。酒吧= 100µm规模。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

最近,基因治疗与病毒性载体制作优秀的进步。临床基因治疗,不仅转染效率高,而且频繁的给药生物相容性是必不可少的。值得注意的是,尽管哈,CS, PGA封装或修改lipoplexes或polyplexes不会降低转染效率,他们明显降低肝毒性等副作用,来显示他们的效用在临床基因运载系统。此外,顺序注射(c +阳离子lipoplexes能够交付siRNAs到肝脏和tumor-metastasized肝脏没有肝毒性或炎性细胞因子的诱导。从这些发现,基因传递的方法polyplexes或与阴离子聚合物lipoplexes可能是一个优秀的工具提供核酸疗法为目标组织或肿瘤。在更先进的基因疗法,polyplexes或与阴离子聚合物lipoplexes需要交付目标组织的核酸疗法为特定的细胞。阴离子聚合物可以化学共轭配体有亲和力受体在细胞表面(例如,共轭的叶酸和硫酸软骨素通过叶酸受体靶向肿瘤细胞)。随着屏蔽正电荷的阳离子复合物阴离子聚合物,针对交付特定细胞通过细胞表面受体将通过阴离子配体共轭聚合物。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这个项目的部分支持由一个科研补助金(C)从日本促进社会科学(KAKENHI格兰特JP26460046和JP17K08251数量)。gydF4y2Ba

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