Livraison des gènes médiés par le PEI révolutionnaire pour une efficacité de transfection supérieure

Libérez tout le potentiel de la transmission de gènes avec Le PEI innovant de Yeasen Biotechnology (Dérivé de polyéthylènimine). Cet outil avancé de distribution de gènes surmonte les limites du PEI traditionnel en réduisant cytotoxicité et en stimulant efficacité de la transfection.

Principaux avantages :

• Haute stabilité: Unique liaison hydrogène et modifications hydrophobes améliorer la stabilité du complexe PEI/acide nucléique, garantissant transfection fiable.
• Toxicité réduite:La densité cationique abaissée minimise dommages à la membrane cellulaire, offrant une livraison plus sûre et plus efficace.
• Transfection améliorée: Plus haut viabilité cellulaire et efficace Production d'AAV, parfait pour les applications thérapeutiques et de recherche.
• Une conception plus intelligente: Avant-gardiste Dynamique moléculaire de l'IA et criblage à haut débit optimiser les performances.
• Coût très réduit

La formulation PEI avancée de Yeasen offre une qualité supérieure transfection génique résultats, garantissant une fiabilité et un rendement élevés Production d'AAV, parfait pour les applications in vivo et recherche biomédicale.

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La polyéthylèneimine linéaire (PEI) est depuis longtemps reconnue comme un vecteur de transfert de gènes polyvalent et efficace. Sa structure linéaire, avec sa forte densité d'atomes d'azote, lui confère une capacité inhérente à interagir avec des acides nucléiques chargés négativement tels que l'ADN et l'ARN. Cette forte densité de charges cationiques fait de la PEI une éponge à protons efficace, un terme inventé pour décrire sa capacité à absorber des protons dans des environnements acides, ce qui est essentiel à sa fonction d'outil de transfert de gènes. Dans le contexte de l'administration d'acides nucléiques, les interactions électrostatiques de la PEI avec le squelette phosphate chargé négativement des acides nucléiques facilitent la formation de complexes PEI/acide nucléique stables, qui protègent les acides nucléiques de la dégradation par les nucléases dans les systèmes biologiques. Ces complexes jouent un rôle essentiel pour assurer la stabilité et la fonctionnalité des acides nucléiques pendant le processus de transfection.

Une fois formés, ces complexes PEI/acide nucléique présentent une capacité accrue à interagir avec les membranes cellulaires. L'attraction électrostatique entre les complexes PEI chargés positivement et la surface cellulaire chargée négativement facilite leur adhésion, tandis que l'endocytose ultérieure permet l'internalisation cellulaire. Après avoir pénétré dans la cellule, le faible pH à l'intérieur de l'endosome déclenche la protonation du PEI, ce qui entraîne un afflux de contre-ions dans l'endosome pour neutraliser le déséquilibre de charge. En conséquence, les molécules d'eau sont attirées dans l'endosome, provoquant une augmentation de la pression osmotique. Cette augmentation de la pression osmotique conduit finalement à la rupture de la membrane endosomale, un phénomène qui facilite la libération du complexe PEI/acide nucléique dans le cytoplasme. Ce processus, appelé « effet éponge à protons », est un mécanisme essentiel par lequel la transfection médiée par le PEI atteint une efficacité élevée.

Malgré les capacités de transfection impressionnantes du PEI linéaire, la forte densité de charge cationique qui en fait un vecteur de transfert de gènes si efficace peut également entraîner une cytotoxicité. La charge positive du PEI interagit avec les composants chargés négativement dans la membrane cellulaire et les structures intracellulaires, provoquant des dommages potentiels à la cellule.Par conséquent, l'un des défis de l'application du PEI dans les systèmes de transfert de gènes réside dans sa toxicité, qui peut considérablement entraver son potentiel thérapeutique. Par conséquent, l'optimisation du poids moléculaire et de la concentration du PEI est essentielle pour minimiser la toxicité tout en garantissant le maintien d'une efficacité de transfection élevée.

Figure 2. Criblage des molécules modifiées PEI.

Pour résoudre le problème de toxicité et améliorer encore les performances du PEI, les chercheurs ont exploré diverses stratégies pour modifier et améliorer la molécule. Parmi les approches les plus prometteuses figure le développement de dérivés du PEI par des modifications chimiques, notamment la PEGylation [1], un processus qui implique la conjugaison de chaînes de polyéthylène glycol (PEG) à des molécules de PEI. Il a été démontré que la PEGylation améliore la biocompatibilité et la stabilité des vecteurs à base de PEI en réduisant leur immunogénicité et en améliorant leur solubilité dans les systèmes biologiques. De plus, d'autres modifications chimiques [2, 3], telles que l'introduction de groupes hydrophobes ou l'optimisation de la longueur de la chaîne polymère, ont été explorées pour améliorer l'efficacité de distribution et le profil de sécurité du PEI.

Consciente de la nécessité d'innover en permanence, Yeasen Biotechnology a mis à profit des plateformes technologiques avancées, notamment des simulations de dynamique moléculaire par intelligence artificielle (IA) et des techniques d'amarrage moléculaire, pour concevoir une série de nouveaux dérivés de PEI. Ces méthodes informatiques permettent d'explorer efficacement les modifications potentielles au niveau moléculaire, ce qui permet d'identifier des dérivés de PEI prometteurs qui possèdent une activité biologique, une stabilité et une sécurité améliorées. Grâce à un criblage à haut débit, ces candidats PEI modifiés ont été évalués pour leur potentiel de transfection, et ceux démontrant une activité prometteuse ont été soumis à une optimisation structurelle approfondie et à des expériences cellulaires in vitro. Ce processus rigoureux a conduit à l'identification de composés phares aux performances améliorées.

L'aboutissement de ces efforts de recherche et développement a abouti à la création d'une nouvelle variante de PEI, qui bénéficie de droits de propriété intellectuelle indépendants et offre des améliorations significatives par rapport aux formulations de PEI conventionnelles. Ce dérivé innovant de PEI répond à plusieurs défis clés associés à la délivrance de gènes, notamment la cytotoxicité, l'efficacité de la transfection et la biocompatibilité.

1. Les principales caractéristiques du dérivé PEI nouvellement développé comprennent une densité cationique soigneusement réduite, ce qui diminue considérablement la cytotoxicité tout en maintenant un niveau efficace de liaison des acides nucléiques et d'efficacité de transfection. Cette modification améliore le profil de sécurité global du réactif de transfection, le rendant plus adapté aux applications in vivo où la cytotoxicité peut être une préoccupation majeure.
2. De plus, la conception structurelle de cette nouvelle variante de PEI introduit une liaison hydrogène entre le complexe de transfection et l'acide nucléique, complétant ainsi les interactions électrostatiques qui sont généralement responsables de la formation du complexe. Cette modification améliore la stabilité du complexe PEI/acide nucléique, garantissant des résultats de transfection plus fiables.
3. De plus, le groupe de modification du nouveau dérivé de PEI intègre des propriétés hydrophobes qui améliorent la fusion du complexe de transfection avec la membrane cellulaire. Cet ajustement structurel favorise l'absorption efficace du complexe de transfection par les cellules, améliorant ainsi l'efficacité globale de la transfection.Ces doubles modifications (densité cationique réduite et introduction de liaisons hydrogène et de propriétés hydrophobes) se combinent pour créer un vecteur de transmission de gènes plus stable, biocompatible et efficace.

Figure 4. L'AAV Ultra PEI démontre les rendements de vecteur viral les plus élevés par rapport aux principaux concurrents. Les virus AAV2, AAV5, AAV8 et AAV9 ont été produits dans des cellules 293F en suspension, avec une dose d'ADN de 1 µg par million de cellules. Le virus a été récolté 72 heures après la transfection et le surnageant viral a été analysé.

Figure 5. L'AAV Ultra PEI démontre une production efficace de vecteur viral avec un faible apport de PEI et de plasmide. L'AAV9 a été produit dans des cellules 293F en suspension avec différents dosages d'Ultra-PEI (à gauche, apport de plasmides : 0,5 μg) ou de plasmides (à droite, apport d'Ultra-PEI 0,6 μL) par million de cellules. Le virus a été récolté 72 heures après la transfection.

Les performances de cette nouvelle formulation Ultra PEI ont montré des améliorations substantielles en termes d'efficacité de transfection et de viabilité cellulaire par rapport aux variantes PEI traditionnelles. Le PEI modifié est particulièrement avantageux pour des applications telles que la production de virus adéno-associés (AAV), où il est nécessaire de prolonger les temps d'exposition du complexe de transfection et de réduire les niveaux d'entrée d'ADN plasmidique. En améliorant la stabilité du complexe de transfection et en améliorant ses capacités de fusion de membrane cellulaire, cette nouvelle formulation PEI peut répondre aux exigences exigeantes de la production d'AAV, ce qui se traduit par des rendements plus élevés et une administration de gènes plus efficace.

En conclusion, bien que le PEI linéaire soit depuis longtemps un outil précieux pour la délivrance de gènes, son potentiel a été limité par sa cytotoxicité et son efficacité de transfection sous-optimale dans certaines applications. Grâce à l'utilisation de stratégies avancées de conception et de modification moléculaires, Yeasen Biotechnology a développé un nouveau dérivé du PEI avec des caractéristiques de performance améliorées.

Cette nouvelle formulation réduit non seulement la toxicité et améliore la biocompatibilité, mais offre également des améliorations significatives en termes d'efficacité de transfection, ce qui en fait un candidat prometteur pour la recherche et les applications thérapeutiques. Alors que les technologies de transfert de gènes continuent d'évoluer, cette nouvelle variante de PEI représente une avancée passionnante dans la quête de développement de systèmes de transfert de gènes plus sûrs et plus efficaces pour diverses applications biomédicales.

Citation

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer et Thomas Kissel. Synthèse, caractérisation et biocompatibilité des copolymères séquencés polyéthylèneimine-greffé-poly(éthylène glycol). Macromolécules 2002, 35, 6867-6874.

[2] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi et M Ramezani. Polyéthylèneimine modifiée avec de l'histidine–peptides courts de lysine comme porteur de gènes. Thérapie génique du cancer (2011) 18, 12–19.

[3] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. Réexamen des propriétés et des systèmes de transfert de gènes du cancer à base de polyéthylèneimine modifiés.Volume 62, pages 18–39, (2024).

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