一種基於核酸鹼基衍生物的高分子基因轉染載體及其製備方法與應用的製作方法
2023-04-28 08:34:16 2
一種基於核酸鹼基衍生物的高分子基因轉染載體及其製備方法與應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種如式(1)所示的基於樹形高分子骨架和核酸鹼基基團的基因轉染載體，其包括樹形高分子和核酸鹼基衍生物，所述核酸鹼基衍生物與所述樹形高分子表面共價連接。本發明還提供式(1)基因轉染載體的製備方法以及作為核酸分子輸送載體的應用。本發明基因轉染載體的合成成本低廉，細胞毒性小，能有效且安全地將基因分子輸送到細胞中，可作為兼具高效、低毒、低成本等優點的基因轉染載體，具良好應用前景。
【專利說明】—種基於核酸鹼基衍生物的高分子基因轉染載體及其製備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子化學、有機合成以及生物材料【技術領域】，具體涉及一種新的基於核酸鹼基衍生物的高分子基因轉染載體及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]基因轉染是指將外源基因導入細胞，從而獲得新的遺傳性狀的過程。基因轉染載體是基因轉染技術的核心，理想的基因轉染載體應具備如下特點:高轉染效率，低細胞毒性，生物安全性好，價格低廉等。當前使用的基因轉染載體主要包括病毒類載體和非病毒類載體。主要的應用研究仍採用轉染效率高的病毒類載體，但病毒類載體存在攜帶基因能力有限以及安全性隱患等問題。
[0003]聚酸胺-胺樹形高分子(polyamidoamine,PAMAM)是 Tomalia D.A.於 1985 年首次報導的具有幾何分支的橢圓形結構的樹形大分子，其高效低毒安全的特點已經在基因轉染中被廣泛研究和應用，得到了人們的廣泛關注。1993年，Meijer等用外向發散法合成出來的聚丙烯亞胺(PPI)樹形高分子首次實現了大規模合成和商業化，為樹形高分子的廣泛研究和應用奠定了基礎。樹形高分子的特殊結構使其易於結合基因質粒片段，並且其內部三級胺結構可以起到「質子海綿」的作用，促進其在細胞內涵體的逃逸行為，確保基因在細胞內的穩定性。近年來，將樹形高分子表面氨基進行化學修飾成為主要修飾形式之一。例如在表面氨基上共價連接環糊精、胺基酸、PEG等修飾基團，可以獲得相對較好的基因轉染效果。還有一類修飾方案是在樹形高分子表面氨基上修飾生物素、糖基、多肽片段和蛋白質等基團，可以使載體具有靶向轉染效果。這些修飾方式可以優化增強樹形高分子基因轉染效果同時提高細胞相容性。目前，以聚醯胺-胺樹形高分子為基礎的基因轉染載體如Supcrfcct'*1和Priofect,?已經成功商業化應用。但是,基於樹形高分子的基因轉染載體有比較複雜的合成路線、高昂的材料成本以及高的細胞毒性，仍然是制約這些材料在生物醫學領域廣泛應用的主要因素。`
【發明內容】
[0004]本發明克服現有技術普遍存在的含有氨基的聚合物基因轉染材料不足的問題，本發明創新地提出了一種基於樹形高分子和核酸鹼基衍生物的基因轉染材料，是由核酸鹼基衍生物共價連接到樹形高分子表面，形成基於含有氨基的聚合物和核酸鹼基作為修飾基團的基因轉染材料，可作為易於合成、轉染效果穩定、高效、安全、價格低廉的基因轉染載體進行應用。本發明製備方法利用一系列樹形高分子作為骨架，然後核酸鹼基衍生物共價連接到樹形高分子表面製備而成的基因轉染載體，獲得同時具備合成簡易、高轉染效率、低毒、低成本的基因轉染載體。
[0005]本發明提供一種基因轉染材料，即基於核酸鹼基衍生物的高分子基因轉染材料，其包括樹形高分子骨架和核酸鹼基衍生物，所述核酸鹼基衍生物與所述樹形高分子表面共價連接；即所述樹形高分子的伯胺基團與核酸鹼基衍生物通過化學反應相連。
[0006]本發明基因轉染材料的結構如式⑴所示:
[0007]R-(Y-S)x
[0008]式(I)
[0009]式(I)中，Y為NH基團，S為核酸鹼基衍生物基團，R為樹形高分子，X為核酸鹼基衍生物的數量,為1-1024的整數；
[0010]其中，所述S如式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)所示:
[0011]
【權利要求】
1.一種基於核酸鹼基衍生物的高分子基因轉染材料，其特徵在於，其包括樹形高分子和核酸鹼基衍生物，所述核酸鹼基衍生物與所述樹形高分子表面共價連接；所述基因轉染材料的結構如式(I)所示:
R-(Y-S)x
式⑴ 式(I)中，Y為NH基團，S為核酸鹼基衍生物基團，R為樹形高分子，X為1-1024的整數。
2.如權利要求1所述的基因轉染材料，其特徵在於，所述S如式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)所示:
3.如權利要求1所述的基因轉染材料，其特徵在於，所述R為聚醯胺-胺樹形高分子或聚丙烯亞胺樹形高分子，如式(7)或式(8)所示:
4.一種式(I)所示的基因轉染材料的製備方法，其特徵在於，將所述核酸鹼基衍生物和所述樹形高分子溶解於水或有機溶劑，加入鹼，攪拌充分反應後冷卻，得到所述基因轉染材料。
5.如權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述核酸鹼基衍生物為2-溴嘧啶，6-氯嘌呤，2-氨基-6-氯嘌呤，6-氯胸腺喃唳，或6-氯尿喃唳。
6.如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述有機溶劑為甲醇，乙醇，二甲亞碸，N，N- 二甲基甲醯胺，或四氫呋喃。
7.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼為碳酸氫鈉，三乙胺，N，N-二異丙基乙胺。
8.如權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述反應時間為I~120小時。
9.如權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述反應溫度為O~150攝氏度。
10.式(I)所示的基因轉染材料作為核酸分子的輸送載體的應用。
11.如權利要求10所述的應用，其特徵在於，所述核酸是DNA、siRNA,shRNA、或修飾的核酸。
12.一種複合物，其特徵在於，包括含有如權利要求1所述的基於樹形高分子和核酸鹼基衍生物基 團的基因轉染材料和核酸，由所述式(I)基因轉染材料攜帶所述核酸。
【文檔編號】C12N15/87GK103804694SQ201410037597
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】王輝, 程義雲 申請人:華東師範大學