Consegna genica rivoluzionaria mediata dal PEI per l'efficienza di trasfezione superiore

Sblocca il pieno potenziale della somministrazione genica con L'innovativo PEI di Yeasen Biotechnology (Polietilenimmina) derivato. Questo strumento avanzato di somministrazione genica supera i limiti del PEI tradizionale riducendo citotossicità e potenziamento efficienza di trasfezione.

Vantaggi principali:

• Alta stabilità: Unico legame idrogeno E modifiche idrofobiche migliorare la stabilità del complesso PEI/acido nucleico, garantendo trasfezione affidabile.
• Tossicità ridotta: La densità cationica ridotta riduce al minimo danno alla membrana cellulare, offrendo consegne più sicure ed efficaci.
• Trasfezione migliorata: Più alto vitalità cellulare ed efficiente Produzione AAV, perfetto per applicazioni terapeutiche e di ricerca.
• Design più intelligente: Bordo tagliente Dinamica molecolare AI E screening ad alto rendimento ottimizzare le prestazioni.
• Ottimo costo ridotto

La formulazione PEI avanzata di Yeasen offre prestazioni superiori trasfezione genica risultati, garantendo affidabilità e alta resa Produzione AAV, perfetto sia per applicazioni in vivo che ricerca biomedica.

Aggiorna il tuo sistemi di erogazione genica—massimizzare l'efficienza e biocompatibilità Oggi!

La polietilenimmina lineare (PEI) è da tempo riconosciuta come un vettore versatile ed efficace per il trasporto genico. La sua struttura lineare, con la sua elevata densità di atomi di azoto, le conferisce una capacità intrinseca di interagire con acidi nucleici caricati negativamente come DNA e RNA. Questa elevata densità di cariche cationiche rende la PEI un'efficiente spugna protonica, termine coniato per descrivere la sua capacità di assorbire protoni in ambienti acidi, che è fondamentale per la sua funzione di strumento di trasporto genico. Nel contesto del trasporto di acidi nucleici, le interazioni elettrostatiche della PEI con lo scheletro fosfatico caricato negativamente degli acidi nucleici facilitano la formazione di complessi PEI/acido nucleico stabili, che proteggono gli acidi nucleici dalla degradazione da parte delle nucleasi nei sistemi biologici. Questi complessi svolgono un ruolo fondamentale nel garantire la stabilità e la funzionalità degli acidi nucleici durante il processo di trasfezione.

Una volta formati, questi complessi PEI/acido nucleico mostrano una maggiore capacità di interagire con le membrane cellulari. L'attrazione elettrostatica tra i complessi PEI caricati positivamente e la superficie cellulare caricata negativamente facilita la loro adesione, mentre la successiva endocitosi consente l'internalizzazione cellulare. Dopo essere entrati nella cellula, il basso pH all'interno dell'endosoma innesca la protonazione del PEI, portando a un afflusso di controioni nell'endosoma per neutralizzare lo squilibrio di carica. Di conseguenza, le molecole d'acqua vengono attirate nell'endosoma, causando un aumento della pressione osmotica. Questa crescente pressione osmotica porta infine alla rottura della membrana endosomiale, un fenomeno che facilita il rilascio del complesso PEI/acido nucleico nel citoplasma. Questo processo, denominato "effetto spugna protonica", è un meccanismo critico mediante il quale la trasfezione mediata da PEI raggiunge un'elevata efficienza.

Nonostante le impressionanti capacità di trasfezione del PEI lineare, l'elevata densità di carica cationica che lo rende un vettore di somministrazione genica così efficace può anche portare a citotossicità. La carica positiva del PEI interagisce con componenti caricati negativamente nella membrana cellulare e nelle strutture intracellulari, causando potenziali danni alla cellula.Di conseguenza, una delle sfide nell'applicazione del PEI nei sistemi di somministrazione genica risiede nella sua tossicità, che può ostacolare significativamente il suo potenziale terapeutico. Di conseguenza, ottimizzare il peso molecolare e la concentrazione del PEI è essenziale per ridurre al minimo la tossicità, garantendo al contempo il mantenimento di un'elevata efficienza di trasfezione.

Figura 2. Screening delle molecole di modificazione PEI.

Per affrontare il problema della tossicità e migliorare ulteriormente le prestazioni del PEI, i ricercatori hanno esplorato varie strategie per modificare e migliorare la molecola. Tra i più promettenti di questi approcci c'è lo sviluppo di derivati ​​del PEI attraverso modifiche chimiche, tra cui la PEGilazione [1], un processo che prevede la coniugazione di catene di polietilenglicole (PEG) a molecole di PEI. È stato dimostrato che la PEGilazione migliora la biocompatibilità e la stabilità dei vettori basati sul PEI riducendone l'immunogenicità e migliorandone la solubilità nei sistemi biologici. Inoltre, altre modifiche chimiche [2, 3], come l'introduzione di gruppi idrofobici o l'ottimizzazione della lunghezza della catena polimerica, sono state esplorate per migliorare l'efficienza di distribuzione e il profilo di sicurezza del PEI.

Riconoscendo la necessità di innovazione continua, Yeasen Biotechnology ha sfruttato piattaforme tecnologiche avanzate, tra cui simulazioni di dinamica molecolare con intelligenza artificiale (IA) e tecniche di docking molecolare, per progettare una serie di nuovi derivati ​​PEI. Questi metodi computazionali consentono l'esplorazione efficiente di potenziali modifiche a livello molecolare, consentendo l'identificazione di promettenti derivati ​​PEI che possiedono attività biologica, stabilità e sicurezza migliorate. Attraverso lo screening ad alto rendimento, questi candidati PEI modificati sono stati valutati per il loro potenziale di trasfezione e quelli che dimostravano un'attività promettente sono stati sottoposti a un'ampia ottimizzazione strutturale e a esperimenti cellulari in vitro. Questo rigoroso processo ha portato all'identificazione di composti guida con prestazioni migliorate.

Il culmine di questo sforzo di ricerca e sviluppo ha portato alla creazione di una nuova variante PEI, che detiene diritti di proprietà intellettuale indipendenti e offre miglioramenti significativi rispetto alle formulazioni PEI convenzionali. Questo derivato PEI innovativo affronta diverse sfide chiave associate alla somministrazione genica, tra cui citotossicità, efficienza di trasfezione e biocompatibilità.

1. Le caratteristiche principali del derivato PEI di recente sviluppo includono una densità cationica attentamente ridotta, che diminuisce significativamente la citotossicità mantenendo al contempo un livello efficace di legame dell'acido nucleico e di efficienza di trasfezione. Questa modifica migliora il profilo di sicurezza complessivo del reagente di trasfezione, rendendolo più adatto per applicazioni in vivo in cui la citotossicità può essere una preoccupazione importante.
2. Inoltre, il design strutturale di questa nuova variante PEI introduce legami a idrogeno tra il complesso di transfezione e l'acido nucleico, integrando le interazioni elettrostatiche che sono tipicamente responsabili della formazione del complesso. Questa modifica migliora la stabilità del complesso PEI/acido nucleico, garantendo risultati di transfezione più affidabili.
3. Inoltre, il gruppo di modifica del nuovo derivato PEI incorpora proprietà idrofobiche che migliorano la fusione del complesso di trasfezione con la membrana cellulare. Questa regolazione strutturale promuove l'assorbimento efficiente del complesso di trasfezione da parte delle cellule, migliorando così l'efficienza complessiva della trasfezione.Queste doppie modifiche (riduzione della densità cationica e introduzione del legame idrogeno e delle proprietà idrofobiche) si combinano per creare un vettore di somministrazione genica più stabile, biocompatibile ed efficiente.

Figura 4. L'Ultra PEI AAV dimostra le rese più elevate di vettori virali rispetto ai principali concorrenti. AAV2, AAV5, AAV8 e AAV9 sono stati prodotti in cellule 293F in sospensione, con un dosaggio di DNA di 1 µg per milione di cellule. Il virus è stato raccolto 72 ore dopo la trasfezione e il supernatante virale è stato analizzato.

Figura 5. L'AAV Ultra PEI dimostra un'efficiente produzione di vettori virali con basso apporto di PEI e plasmidi. AAV9 è stato prodotto in cellule 293F in sospensione con diversi input di Ultra-PEI (sinistra, input di plasmidi: 0,5 μg) o dosaggi di plasmidi (destra, input di Ultra-PEI 0,6 μL) per milione di cellule. Il virus è stato raccolto 72 ore dopo la trasfezione.

Le prestazioni di questa nuova formulazione Ultra PEI hanno mostrato miglioramenti sostanziali nell'efficienza di trasfezione e nella vitalità cellulare rispetto alle varianti tradizionali di PEI. Il PEI modificato è particolarmente vantaggioso per applicazioni come la produzione di virus adeno-associati (AAV), in cui sono necessari tempi di esposizione prolungati al complesso di trasfezione e livelli di input di DNA plasmidico inferiori. Migliorando la stabilità del complesso di trasfezione e le sue capacità di fusione della membrana cellulare, questa nuova formulazione PEI può soddisfare i severi requisiti della produzione di AAV, con conseguenti rese più elevate e una distribuzione genica più efficiente.

In conclusione, mentre il PEI lineare è da tempo uno strumento prezioso per la somministrazione genica, il suo potenziale è stato limitato dalla sua citotossicità e dall'efficienza di trasfezione subottimale in alcune applicazioni. Attraverso l'uso di strategie avanzate di progettazione e modifica molecolare, Yeasen Biotechnology ha sviluppato un nuovo derivato del PEI con caratteristiche di prestazioni migliorate.

Questa nuova formulazione non solo riduce la tossicità e migliora la biocompatibilità, ma offre anche miglioramenti significativi nell'efficienza della trasfezione, rendendola un candidato promettente sia per la ricerca che per le applicazioni terapeutiche. Mentre le tecnologie di somministrazione genica continuano a evolversi, questa nuova variante PEI offre un entusiasmante progresso nella ricerca per sviluppare sistemi di somministrazione genica più sicuri ed efficaci per una varietà di applicazioni biomediche.

Citazione

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer e Thomas Kissel. Sintesi, caratterizzazione e biocompatibilità dei copolimeri a blocchi di polietilenimmina-innesto-polietilenglicole. Macromolecole 2002, 35, 6867-6874.

[2] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi e M Ramezani. Polietilenimmina modificata con istidina–peptidi corti di lisina come trasportatori genici. Cancer Gene Therapy (2011) 18, 12–19.

[3] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. Rivisitazione delle proprietà e dei sistemi di somministrazione di geni cancerogeni modificati basati su polietilenimmina.Volume 62, pagine 18–39, (2024).

Richiesta di campioni