تحویل ژن با واسطه PEI انقلابی برای راندمان ترانسفکشن برتر

باز کردن پتانسیل کامل تحویل ژن با PEI نوآورانه Yeasen Biotechnology مشتق (پلی اتیلنیمین). این ابزار پیشرفته انتقال ژن با کاهش بر محدودیت‌های PEI سنتی غلبه می‌کند سمیت سلولی و تقویت کننده راندمان ترانسفکشن.

مزایای کلیدی:

• پایداری بالا: بی نظیر پیوند هیدروژنی و تغییرات آبگریز افزایش پایداری کمپلکس PEI/نوکلئیک اسید، تضمین انتقال قابل اعتماد.
• کاهش سمیت: چگالی کاتیونی کاهش یافته به حداقل می رسد آسیب غشای سلولی، تحویل ایمن تر و موثرتر را ارائه می دهد.
• ترانسفکشن بهبود یافته: بالاتر زنده ماندن سلول و کارآمد تولید AAV، مناسب برای کاربردهای درمانی و تحقیقاتی.
• طراحی هوشمندتر: پیشرفته دینامیک مولکولی هوش مصنوعی و غربالگری با کارایی بالا بهینه سازی عملکرد
• هزینه عالی کاهش یافت

فرمول پیشرفته PEI Yeasen برتری را ارائه می دهد انتقال ژن نتایج، تضمین قابل اعتماد و بازده بالا تولید AAV، مناسب برای هر دو برنامه های in vivo و تحقیقات زیست پزشکی.

خود را ارتقا دهید سیستم های انتقال ژن-به حداکثر رساندن کارایی و زیست سازگاری امروز

پلی اتیلن خطی (PEI) به مدت طولانی به عنوان یک ناقل انتقال ژن همه کاره و موثر شناخته شده است. ساختار خطی آن، با چگالی بالای اتم های نیتروژن، به آن قابلیت ذاتی برای تعامل با اسیدهای نوکلئیک با بار منفی مانند DNA و RNA می دهد. این چگالی بالای بارهای کاتیونی، PEI را به یک اسفنج پروتونی کارآمد تبدیل می‌کند، اصطلاحی که برای توصیف توانایی آن در جذب پروتون‌ها در محیط‌های اسیدی ابداع شده است، که در عملکرد آن به عنوان یک ابزار انتقال ژن نقش اساسی دارد. در زمینه تحویل اسید نوکلئیک، برهمکنش های الکترواستاتیک PEI با ستون فقرات فسفات با بار منفی اسیدهای نوکلئیک، تشکیل کمپلکس های پایدار PEI/نوکلئیک اسید را تسهیل می کند، که از اسیدهای نوکلئیک در برابر تخریب توسط نوکلئازها در سیستم های بیولوژیکی محافظت می کند. این کمپلکس ها در حصول اطمینان از پایداری و عملکرد اسیدهای نوکلئیک در طول فرآیند ترانسفکشن نقش اساسی دارند.

پس از تشکیل، این کمپلکس‌های PEI/نوکلئیک اسید توانایی افزایش یافته‌ای برای تعامل با غشای سلولی از خود نشان می‌دهند. جاذبه الکترواستاتیکی بین کمپلکس‌های PEI با بار مثبت و سطح سلولی با بار منفی، چسبندگی آنها را تسهیل می‌کند، در حالی که اندوسیتوز بعدی، درونی شدن سلولی را ممکن می‌سازد. پس از ورود به سلول، pH پایین داخل آندوزوم باعث پروتونه شدن PEI می شود که منجر به هجوم یون های ضد به داخل آندوزوم برای خنثی کردن عدم تعادل بار می شود. در نتیجه، مولکول های آب به داخل اندوزوم کشیده می شوند و باعث افزایش فشار اسمزی می شوند. این افزایش فشار اسمزی در نهایت منجر به پارگی غشای اندوزوم می شود، پدیده ای که آزاد شدن کمپلکس PEI/نوکلئیک اسید را در سیتوپلاسم تسهیل می کند. این فرآیند، که به عنوان "اثر اسفنج پروتون" شناخته می شود، یک مکانیسم حیاتی است که به وسیله آن ترانسفکشن با واسطه PEI کارایی بالایی را به دست می آورد.

علیرغم قابلیت‌های ترانسفکشن چشمگیر PEI خطی، چگالی بار کاتیونی بالا که آن را به یک ناقل انتقال ژن مؤثر تبدیل می‌کند، می‌تواند منجر به سمیت سلولی شود. بار مثبت PEI با اجزای دارای بار منفی در غشای سلولی و ساختارهای درون سلولی تعامل دارد و باعث آسیب احتمالی سلول می شود.در نتیجه، یکی از چالش‌های کاربرد PEI در سیستم‌های تحویل ژن در سمیت آن نهفته است که می‌تواند به طور قابل توجهی مانع پتانسیل درمانی آن شود. در نتیجه، بهینه سازی وزن مولکولی و غلظت PEI برای به حداقل رساندن سمیت و در عین حال تضمین حفظ راندمان انتقال بالا ضروری است.

شکل 2. غربالگری مولکول اصلاح PEI.

برای رسیدگی به موضوع سمیت و افزایش بیشتر عملکرد PEI، محققان استراتژی‌های مختلفی را برای اصلاح و بهبود مولکول بررسی کرده‌اند. از جمله امیدوارکننده‌ترین این رویکردها، توسعه مشتقات PEI از طریق اصلاحات شیمیایی، از جمله PEGylation [1] است، فرآیندی که شامل ترکیب زنجیره‌های پلی اتیلن گلیکول (PEG) به مولکول‌های PEI است. نشان داده شده است که PEGylation باعث بهبود زیست سازگاری و پایداری وکتورهای مبتنی بر PEI با کاهش ایمنی زایی آنها و افزایش حلالیت آنها در سیستم های بیولوژیکی می شود. علاوه بر این، سایر اصلاحات شیمیایی [2، 3]، مانند معرفی گروه‌های آبگریز یا بهینه‌سازی طول زنجیره پلیمری، برای بهبود کارایی تحویل و مشخصات ایمنی PEI مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

با درک نیاز به نوآوری مداوم، Yeasen Biotechnology از پلتفرم‌های فناوری پیشرفته، از جمله شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی هوش مصنوعی (AI) و تکنیک‌های اتصال مولکولی، برای طراحی یک سری مشتقات جدید PEI استفاده کرده است. این روش‌های محاسباتی امکان اکتشاف کارآمد تغییرات بالقوه در سطح مولکولی را فراهم می‌آورند و امکان شناسایی مشتقات امیدوارکننده PEI را که دارای فعالیت بیولوژیکی، پایداری و ایمنی بهبود یافته‌اند، می‌سازد. از طریق غربالگری با کارایی بالا، این کاندیدهای PEI اصلاح شده برای پتانسیل ترانسفکشن آنها مورد ارزیابی قرار گرفتند و آنهایی که فعالیت امیدوارکننده ای را نشان می دادند تحت بهینه سازی ساختاری گسترده و آزمایشات سلولی آزمایشگاهی قرار گرفتند. این فرآیند دقیق منجر به شناسایی ترکیبات سرب با عملکرد پیشرفته شد.

اوج این تلاش تحقیق و توسعه منجر به ایجاد یک نوع جدید PEI شد که دارای حقوق مالکیت معنوی مستقل است و پیشرفت‌های قابل توجهی را نسبت به فرمول‌بندی‌های PEI معمولی ارائه می‌دهد. این مشتق نوآورانه PEI به چندین چالش کلیدی مرتبط با تحویل ژن، از جمله سمیت سلولی، کارایی ترانسفکشن، و زیست سازگاری می‌پردازد.

1. ویژگی‌های کلیدی مشتق PEI تازه توسعه‌یافته شامل یک کاهش دقیق چگالی کاتیونی است که به طور قابل‌توجهی سمیت سلولی را کاهش می‌دهد در حالی که سطح مؤثری از اتصال اسید نوکلئیک و کارایی ترانسفکشن را حفظ می‌کند. این اصلاح مشخصات ایمنی کلی معرف ترانسفکشن را افزایش می‌دهد و آن را برای کاربردهای in vivo که سمیت سلولی می‌تواند یک نگرانی عمده باشد، مناسب‌تر می‌سازد.
2. علاوه بر این، طراحی ساختاری این نوع جدید PEI پیوند هیدروژنی بین کمپلکس ترانسفکشن و اسید نوکلئیک را معرفی می‌کند و برهمکنش‌های الکترواستاتیکی را که معمولاً مسئول تشکیل کمپلکس هستند، تکمیل می‌کند. این اصلاح پایداری کمپلکس PEI/ اسید نوکلئیک را بهبود می بخشد و نتایج ترانسفکشن قابل اطمینان تری را تضمین می کند.
3. علاوه بر این، گروه اصلاح مشتق جدید PEI دارای ویژگی‌های آبگریز است که ادغام کمپلکس ترانسفکشن را با غشای سلولی افزایش می‌دهد. این تنظیم ساختاری جذب کارآمد کمپلکس ترانسفکشن توسط سلول ها را ارتقا می دهد و در نتیجه کارایی کلی ترانسفکشن را بهبود می بخشد.این تغییرات دوگانه - کاهش چگالی کاتیونی و معرفی پیوند هیدروژنی و خواص آبگریز - برای ایجاد یک ناقل انتقال ژن پایدارتر، زیست سازگارتر و کارآمدتر ترکیب می شوند.

شکل 4. Ultra PEI AAV بالاترین بازده ناقل ویروسی را در مقایسه با رقبای پیشرو نشان می دهد. AAV2، AAV5، AAV8 و AAV9 در سلول‌های سوسپانسیون 293F، با دوز DNA 1 میکروگرم در هر میلیون سلول تولید شدند. ویروس 72 ساعت پس از ترانسفکشن برداشت شد و مایع رویی ویروس آنالیز شد.

شکل 5. Ultra PEI AAV تولید ناقل ویروسی کارآمد را با PEI کم و ورودی پلاسمید نشان می دهد. AAV9 در سلول های تعلیق 293F با ورودی های مختلف Ultra-PEI (چپ، ورودی پلاسمید: 0.5 میکروگرم) یا پلاسمید (راست، ورودی Ultra-PEI 0.6 میکرولیتر) در هر میلیون سلول تولید شد. ویروس 72 ساعت پس از انتقال جمع آوری شد.

عملکرد این فرمولاسیون جدید Ultra PEI در مقایسه با انواع سنتی PEI، بهبودهای قابل توجهی را در کارایی ترانسفکشن و زنده ماندن سلول نشان داده است. PEI اصلاح شده به ویژه برای کاربردهایی مانند تولید ویروس آدنو مرتبط (AAV)، که در آن نیاز به زمان‌های قرار گرفتن در معرض پیچیده ترانسفکشن طولانی‌تر و سطوح ورودی DNA پلاسمید پایین‌تر وجود دارد، سودمند است. با افزایش پایداری کمپلکس ترانسفکشن و بهبود قابلیت‌های همجوشی غشای سلولی آن، این فرمولاسیون جدید PEI می‌تواند الزامات مورد نیاز تولید AAV را برآورده کند و در نتیجه بازدهی بالاتر و تحویل ژن کارآمدتر را به همراه داشته باشد.

در نتیجه، در حالی که PEI خطی برای مدت طولانی یک ابزار ارزشمند برای تحویل ژن بوده است، پتانسیل آن به دلیل سمیت سلولی و کارایی ترانسفکشن کمتر از حد مطلوب در کاربردهای خاص محدود شده است. از طریق استفاده از طراحی مولکولی پیشرفته و استراتژی‌های اصلاح، Yeasen Biotechnology یک مشتق جدید PEI با ویژگی‌های عملکردی پیشرفته توسعه داده است.

این فرمول جدید نه تنها سمیت را کاهش می دهد و زیست سازگاری را بهبود می بخشد، بلکه بهبودهای قابل توجهی در کارایی ترانسفکشن ارائه می دهد و آن را به یک نامزد امیدوارکننده برای کاربردهای تحقیقاتی و درمانی تبدیل می کند. همانطور که فن آوری های تحویل ژن به تکامل خود ادامه می دهند، این نوع جدید PEI یک پیشرفت هیجان انگیز در تلاش برای توسعه سیستم های تحویل ژن ایمن تر و موثرتر برای انواع کاربردهای زیست پزشکی ارائه می دهد.

نقل قول

[1] هولگر پترسن، پترا ام. فچنر، داگمار فیشر و توماس کیسل. سنتز، خصوصیات و زیست سازگاری کوپلیمرهای بلوکی پلی اتیلن-پیوند-پلی (اتیلن گلیکول). Macromolecules 2002, 35, 6867-6874.

[2] محمد هاشمی، به‌حد پرهیز، هاتفی و م رمضانی. پلی اتیلن ایمین اصلاح شده با هیستیدین–پپتیدهای کوتاه لیزین به عنوان حامل ژن. ژن درمانی سرطان (2011) 18، 12–19.

[3] ن محمدی، نفیاضی حسینی، ح نعمتی، ح مرادی سردره، م نبی افجدی، ج.ا کاردار. بازبینی ویژگی ها و سیستم های تحویل ژن سرطانی مبتنی بر پلی اتیلن اصلاح شده.حجم 62، صفحات 18–39، (2024).

استعلام نمونه