Pengiriman gen yang dimediasi PEI revolusioner untuk efisiensi transfeksi yang unggul

Membuka potensi penuh pengiriman gen dengan Yeasen PEI inovatif bioteknologi (Polietilenimina) turunan. Alat pengiriman gen canggih ini mengatasi keterbatasan PEI tradisional dengan mengurangi sitotoksisitas dan meningkatkan efisiensi transfeksi.

Manfaat Utama:

• Stabilitas tinggi: Unik ikatan hidrogen Dan modifikasi hidrofobik meningkatkan stabilitas kompleks PEI/asam nukleat, memastikan Transfeksi yang andal.
• Mengurangi toksisitas:Penurunan kepadatan kationik meminimalkan kerusakan membran sel, menawarkan pengiriman yang lebih aman dan efektif.
• Transfeksi yang ditingkatkan: Lebih tinggi viabilitas sel dan efisien Produksi AAV, sempurna untuk aplikasi terapi dan penelitian.
• Desain yang lebih cerdas: Mutakhir Dinamika molekuler AI Dan penyaringan throughput tinggi mengoptimalkan kinerja.
• Biaya berkurang drastis

YeasenFormulasi PEI canggih memberikan hasil yang unggul Transfeksi gen hasil, memastikan keandalan dan hasil tinggi Produksi AAV, sempurna untuk aplikasi in vivo dan penelitian biomedis.

Tingkatkan Anda sistem pengiriman gen—memaksimalkan efisiensi dan biokompatibilitas Hari ini!

Polietilenimina linier (PEI) telah lama dikenal sebagai vektor pengiriman gen yang serbaguna dan efektif. Struktur liniernya, dengan kepadatan atom nitrogen yang tinggi, memberinya kemampuan bawaan untuk berinteraksi dengan asam nukleat bermuatan negatif seperti DNA dan RNA. Kepadatan muatan kationik yang tinggi ini menjadikan PEI sebagai spons proton yang efisien, istilah yang diciptakan untuk menggambarkan kemampuannya menyerap proton dalam lingkungan asam, yang merupakan inti dari fungsinya sebagai alat pengiriman gen. Dalam konteks pengiriman asam nukleat, interaksi elektrostatik PEI dengan tulang punggung fosfat bermuatan negatif dari asam nukleat memfasilitasi pembentukan kompleks PEI/asam nukleat yang stabil, yang melindungi asam nukleat dari degradasi oleh nuklease dalam sistem biologis. Kompleks ini memainkan peran penting dalam memastikan stabilitas dan fungsionalitas asam nukleat selama proses transfeksi.

Setelah terbentuk, kompleks PEI/asam nukleat ini menunjukkan peningkatan kemampuan untuk berinteraksi dengan membran sel. Daya tarik elektrostatik antara kompleks PEI bermuatan positif dan permukaan sel bermuatan negatif memfasilitasi adhesi mereka, sementara endositosis berikutnya memungkinkan internalisasi seluler. Setelah memasuki sel, pH rendah di dalam endosom memicu protonasi PEI, yang mengarah ke masuknya counterion ke dalam endosom untuk menetralkan ketidakseimbangan muatan. Akibatnya, molekul air ditarik ke dalam endosom, yang menyebabkan peningkatan tekanan osmotik. Tekanan osmotik yang meningkat ini akhirnya menyebabkan pecahnya membran endosomal, sebuah fenomena yang memfasilitasi pelepasan kompleks PEI/asam nukleat ke dalam sitoplasma. Proses ini, yang disebut sebagai "efek spons proton," adalah mekanisme penting yang dengannya transfeksi yang dimediasi PEI mencapai efisiensi tinggi.

Meskipun PEI linier memiliki kemampuan transfeksi yang mengesankan, kepadatan muatan kationik yang tinggi yang membuatnya menjadi vektor pengiriman gen yang efektif juga dapat menyebabkan sitotoksisitas. Muatan positif PEI berinteraksi dengan komponen bermuatan negatif dalam membran sel dan struktur intraseluler, yang menyebabkan potensi kerusakan pada sel.Akibatnya, salah satu tantangan dalam penerapan PEI dalam sistem penghantaran gen terletak pada toksisitasnya, yang dapat secara signifikan menghambat potensi terapeutiknya. Akibatnya, mengoptimalkan berat molekul dan konsentrasi PEI sangat penting untuk meminimalkan toksisitas sekaligus memastikan pemeliharaan efisiensi transfeksi yang tinggi.

Gambar 2. Penyaringan molekul modifikasi PEI.

Untuk mengatasi masalah toksisitas dan lebih meningkatkan kinerja PEI, para peneliti telah mengeksplorasi berbagai strategi untuk memodifikasi dan meningkatkan molekul tersebut. Di antara pendekatan yang paling menjanjikan adalah pengembangan turunan PEI melalui modifikasi kimia, termasuk PEGylation [1], suatu proses yang melibatkan konjugasi rantai polietilen glikol (PEG) ke molekul PEI. PEGylation telah terbukti meningkatkan biokompatibilitas dan stabilitas vektor berbasis PEI dengan mengurangi imunogenisitasnya dan meningkatkan kelarutannya dalam sistem biologis. Selain itu, modifikasi kimia lainnya [2, 3], seperti pengenalan gugus hidrofobik atau optimalisasi panjang rantai polimer, telah dieksplorasi untuk meningkatkan efisiensi pengiriman dan profil keamanan PEI.

Mengakui perlunya inovasi berkelanjutan, Yeasen Bioteknologi telah memanfaatkan platform teknologi canggih, termasuk simulasi dinamika molekuler kecerdasan buatan (AI) dan teknik docking molekuler, untuk merancang serangkaian turunan PEI baru. Metode komputasi ini memungkinkan eksplorasi modifikasi potensial yang efisien pada tingkat molekuler, sehingga memungkinkan identifikasi turunan PEI yang menjanjikan yang memiliki aktivitas biologis, stabilitas, dan keamanan yang lebih baik. Melalui penyaringan berthroughput tinggi, kandidat PEI yang dimodifikasi ini dinilai berdasarkan potensi transfeksinya, dan kandidat yang menunjukkan aktivitas yang menjanjikan tersebut menjadi sasaran optimasi struktural yang ekstensif dan eksperimen sel in vitro. Proses yang ketat ini menghasilkan identifikasi senyawa utama dengan kinerja yang ditingkatkan.

Puncak dari upaya penelitian dan pengembangan ini menghasilkan terciptanya varian PEI baru, yang memegang hak kekayaan intelektual independen dan menawarkan peningkatan signifikan atas formulasi PEI konvensional. Turunan PEI yang inovatif ini mengatasi beberapa tantangan utama yang terkait dengan pengiriman gen, termasuk sitotoksisitas, efisiensi transfeksi, dan biokompatibilitas.

1. Karakteristik utama dari turunan PEI yang baru dikembangkan mencakup kepadatan kationik yang dikurangi secara hati-hati, yang secara signifikan menurunkan sitotoksisitas sambil mempertahankan tingkat pengikatan asam nukleat dan efisiensi transfeksi yang efektif. Modifikasi ini meningkatkan profil keamanan keseluruhan reagen transfeksi, sehingga lebih sesuai untuk aplikasi in vivo di mana sitotoksisitas dapat menjadi perhatian utama.
2. Selain itu, desain struktural varian PEI baru ini memperkenalkan ikatan hidrogen antara kompleks transfeksi dan asam nukleat, melengkapi interaksi elektrostatik yang biasanya bertanggung jawab atas pembentukan kompleks. Modifikasi ini meningkatkan stabilitas kompleks PEI/asam nukleat, memastikan hasil transfeksi yang lebih andal.
3. Lebih jauh lagi, kelompok modifikasi turunan PEI baru ini menggabungkan sifat hidrofobik yang meningkatkan fusi kompleks transfeksi dengan membran sel. Penyesuaian struktural ini mendorong penyerapan kompleks transfeksi yang efisien oleh sel, sehingga meningkatkan efisiensi transfeksi secara keseluruhan.Modifikasi ganda ini—pengurangan kepadatan kationik dan pengenalan ikatan hidrogen serta sifat hidrofobik—berpadu untuk menciptakan vektor pengiriman gen yang lebih stabil, biokompatibel, dan efisien.

Gambar 4. Ultra PEI AAV menunjukkan hasil vektor virus tertinggi dibandingkan dengan pesaing terkemuka. AAV2, AAV5, AAV8, dan AAV9 diproduksi dalam sel suspensi 293F, dengan dosis DNA 1 µg per juta sel. Virus dipanen 72 jam pascatransfeksi, dan supernatan virus dianalisis.

Gambar 5. Ultra PEI AAV menunjukkan produksi vektor virus yang efisien dengan PEI dan masukan plasmid yang rendah. AAV9 diproduksi dalam suspensi sel 293F dengan dosis masukan Ultra-PEI (Kiri, masukan Plasmid: 0,5 μg) atau Plasmid (Kanan, masukan Ultra-PEI 0,6 μL) yang berbeda per juta sel. Virus dipanen 72 jam pascatransfeksi.

Performa formulasi PEI Ultra Baru ini telah menunjukkan peningkatan substansial dalam efisiensi transfeksi dan viabilitas sel dibandingkan dengan varian PEI tradisional. PEI yang dimodifikasi khususnya menguntungkan untuk aplikasi seperti produksi virus terkait adeno (AAV), yang memerlukan waktu pemaparan kompleks transfeksi yang lebih lama dan tingkat masukan DNA plasmid yang lebih rendah. Dengan meningkatkan stabilitas kompleks transfeksi dan meningkatkan kemampuan fusi membran selnya, formulasi PEI baru ini dapat memenuhi persyaratan produksi AAV yang menuntut, sehingga menghasilkan hasil yang lebih tinggi dan pengiriman gen yang lebih efisien.

Sebagai kesimpulan, meskipun PEI linier telah lama menjadi alat yang berharga untuk pengiriman gen, potensinya telah dibatasi oleh sitotoksisitasnya dan efisiensi transfeksi yang kurang optimal dalam aplikasi tertentu. Melalui penggunaan strategi modifikasi dan desain molekuler yang canggih, Yeasen Bioteknologi telah mengembangkan turunan PEI baru dengan karakteristik kinerja yang ditingkatkan.

Formulasi baru ini tidak hanya mengurangi toksisitas dan meningkatkan biokompatibilitas tetapi juga menawarkan peningkatan signifikan dalam efisiensi transfeksi, menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk aplikasi penelitian dan terapi. Seiring terus berkembangnya teknologi pengiriman gen, varian PEI baru ini menawarkan kemajuan yang menarik dalam upaya mengembangkan sistem pengiriman gen yang lebih aman dan lebih efektif untuk berbagai aplikasi biomedis.

Kutipan

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer, dan Thomas Kissel. Sintesis, Karakterisasi, dan Biokompatibilitas Blok Kopolimer Polietilenimina-cangkok-poli(etilen glikol). Makromolekul 2002, 35, 6867-6874.

[2[Bahasa Indonesia] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi dan M Ramezani. Polietilenaimina yang dimodifikasi dengan histidin–peptida pendek lisin sebagai pembawa gen.Terapi Gen Kanker (2011) 18, 12–19.

[3[Bahasa Indonesia] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. Meninjau Kembali Properti dan Sistem Penghantaran Gen Kanker Berbasis Polietilenimina yang Dimodifikasi.Volume 62, halaman 18–39, (2024).

Permintaan sampel