뛰어난 형질 전환 효율을 위한 혁신적인 PEI 매개 유전자 전달

Yeasen Biotechnology의 혁신적인 PEI (Polyethylenimine) 유도체로 유전자 전달의 잠재력을 최대한 활용하세요. 이 고급 유전자 전달 도구는 세포독성을 줄이고 형질감염 효율을 높여 기존 PEI의 한계를 극복합니다.

주요 이점:

• 높은 안정성 : 독특한 수소 결합 과 소수성 변형으로 PEI/핵산 복합체의 안정성이 향상되어 안정적인 형질감염이 보장됩니다.
• 독성 감소 : 양이온 밀도가 낮아져 세포막 손상이 최소화되어 더 안전하고 효과적인 전달이 가능합니다.
• 개선된 형질 전환 : 더 높은 세포 생존력 과 효율적인 AAV 생산으로 치료 및 연구 응용 분야에 적합합니다.
• 더욱 스마트한 디자인 : 최첨단 AI 분자 동역학 과 고성능 스크리닝으로 성능을 최적화합니다.
• 대폭적인 비용 절감

Yeasen의 첨단 PEI 제형은 우수한 유전자 형질 전환 결과를 제공하여 안정적이고 고수율의 AAV 생산을 보장하므로 생체 내 적용과 생물의학 연구에 모두 적합합니다.

유전자 전달 시스템을 업그레이드하여 오늘 효율성과 생체적합성을 극대화하세요!

선형 폴리에틸렌이민(PEI)은 오랫동안 다재다능하고 효과적인 유전자 전달 벡터로 인식되어 왔습니다. 질소 원자의 밀도가 높은 선형 구조는 DNA 및 RNA와 같은 음전하 핵산과 상호 작용할 수 있는 고유한 능력을 제공합니다. 이러한 높은 양이온 전하 밀도는 PEI를 효율적인 양성자 스펀지로 만듭니다. 이는 산성 환경에서 양성자를 흡수하는 능력을 설명하기 위해 만들어진 용어로, 유전자 전달 도구로서의 기능에 핵심적입니다. 핵산 전달의 맥락에서 PEI의 음전하 핵산 인산 골격과의 정전기적 상호 작용은 생물학적 시스템에서 핵산이 뉴클레아제에 의해 분해되는 것을 방지하는 안정적인 PEI/핵산 복합체의 형성을 용이하게 합니다. 이러한 복합체는 형질감염 과정에서 핵산의 안정성과 기능을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

일단 형성되면, 이러한 PEI/핵산 복합체는 세포막과 상호 작용하는 능력이 향상됩니다. 양전하를 띤 PEI 복합체와 음전하를 띤 세포 표면 사이의 정전기적 인력은 이들의 접착을 용이하게 하고, 이후의 세포 내재화를 통해 세포 내재화가 가능합니다. 세포에 들어간 후, 엔도솜 내부의 낮은 pH는 PEI의 양성자화를 유발하여 엔도솜으로 반대 이온이 유입되어 전하 불균형을 중화합니다. 결과적으로, 물 분자가 엔도솜으로 끌려 들어가 삼투압이 증가합니다. 이 삼투압 상승은 궁극적으로 엔도솜 막의 파열로 이어지며, 이는 PEI/핵산 복합체가 세포질로 방출되는 것을 용이하게 하는 현상입니다. "양성자 스펀지 효과"라고 ​​하는 이 과정은 PEI 매개 형질감염이 높은 효율을 달성하는 중요한 메커니즘입니다.

선형 PEI의 인상적인 형질감염 능력에도 불구하고, 효과적인 유전자 전달 벡터로 만드는 높은 양이온 전하 밀도는 세포독성으로 이어질 수도 있습니다. PEI의 양전하는 세포막과 세포 내 구조의 음전하 성분과 상호 작용하여 세포에 잠재적인 손상을 일으킵니다. 결과적으로 유전자 전달 시스템에서 PEI를 적용하는 데 있어 과제 중 하나는 독성에 있으며, 이는 치료적 잠재력을 크게 방해할 수 있습니다. 결과적으로, PEI의 분자량과 농도를 최적화하는 것은 높은 형질감염 효율을 유지하면서 독성을 최소화하는 데 필수적입니다.

그림 2. PEI 변형 분자 스크리닝.

독성 문제를 해결하고 PEI의 성능을 더욱 향상시키기 위해 연구자들은 분자를 수정하고 개선하기 위한 다양한 전략을 탐구했습니다. 이러한 접근 방식 중 가장 유망한 것 중 하나는 PEGylation[1]을 포함한 화학적 변형을 통한 PEI 유도체의 개발입니다. PEGylation은 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 사슬을 PEI 분자에 접합하는 프로세스입니다. PEGylation은 면역원성을 줄이고 생물학적 시스템에서 용해도를 향상시켜 PEI 기반 벡터의 생체 적합성과 안정성을 개선하는 것으로 나타났습니다. 또한 소수성 그룹의 도입이나 폴리머 사슬 길이의 최적화와 같은 다른 화학적 변형[2, 3]이 PEI의 전달 효율성과 안전 프로필을 개선하기 위해 탐구되었습니다.

지속적인 혁신의 필요성을 인식한 Yeasen Biotechnology는 인공 지능(AI) 분자 동역학 시뮬레이션 및 분자 도킹 기술을 포함한 첨단 기술 플랫폼을 활용하여 일련의 새로운 PEI 유도체를 설계했습니다. 이러한 계산적 방법을 통해 분자 수준에서 잠재적인 수정을 효율적으로 탐색하여 생물학적 활성, 안정성 및 안전성이 향상된 유망한 PEI 유도체를 식별할 수 있습니다. 고처리량 스크리닝을 통해 이러한 수정된 PEI 후보는 형질감염 잠재력에 대해 평가되었으며 유망한 활성을 보이는 후보는 광범위한 구조 최적화 및 시험관 내 세포 실험을 거쳤습니다. 이 엄격한 프로세스를 통해 성능이 향상된 리드 화합물을 식별할 수 있었습니다.

이 연구 개발 노력의 정점은 새로운 PEI 변형체의 탄생으로 이어졌고, 이는 독립적인 지적 재산권을 보유하고 있으며 기존 PEI 제형에 비해 상당한 개선을 제공합니다. 이 혁신적인 PEI 파생체는 세포 독성, 형질 전환 효율, 생체 적합성을 포함하여 유전자 전달과 관련된 몇 가지 주요 과제를 해결합니다.

1. 새롭게 개발된 PEI 유도체의 주요 특징은 신중하게 감소된 양이온 밀도로, 효과적인 수준의 핵산 결합 및 형질감염 효율을 유지하면서 세포독성을 크게 감소시킵니다. 이러한 수정은 형질감염 시약의 전반적인 안전 프로필을 향상시켜 세포독성이 주요 문제가 될 수 있는 생체 내 응용 분야에 더 적합하게 만듭니다.
2. 또한, 이 새로운 PEI 변형체의 구조적 설계는 트랜스펙션 복합체와 핵산 사이에 수소 결합을 도입하여 일반적으로 복합체 형성을 담당하는 정전기적 상호 작용을 보완합니다. 이 수정은 PEI/핵산 복합체의 안정성을 개선하여 보다 신뢰할 수 있는 트랜스펙션 결과를 보장합니다.
3. 또한, 새로운 PEI 유도체의 변형 그룹은 소수성 특성을 통합하여 트랜스펙션 복합체와 세포막의 융합을 향상시킵니다. 이 구조적 조정은 세포에 의한 트랜스펙션 복합체의 효율적인 흡수를 촉진하여 전반적인 트랜스펙션 효율을 개선합니다. 이러한 이중 변형(감소된 양이온 밀도와 수소 결합 및 소수성 특성의 도입)이 결합되어 보다 안정적이고 생체적합성이며 효율적인 유전자 전달 벡터를 만듭니다.

 

그림 4. Ultra PEI AAV는 주요 경쟁 제품에 비해 가장 높은 바이러스 벡터 수율을 보여줍니다. AAV2, AAV5, AAV8 및 AAV9는 100만 세포당 1µg의 DNA 투여량으로 현탁 293F 세포에서 생산되었습니다. 바이러스는 형질감염 후 72시간 후에 수확되었고, 바이러스 상층액이 분석되었습니다.     

그림 5. Ultra PEI AAV는 낮은 PEI 및 플라스미드 입력으로 효율적인 바이러스 벡터 생산을 보여줍니다. AAV9는 100만 세포당 Ultra-PEI(왼쪽, 플라스미드 입력: 0.5μg) 또는 플라스미드(오른쪽, Ultra-PEI 입력 0.6μL)의 다른 입력을 사용하여 현탁 293F 세포에서 생산되었습니다. 바이러스는 형질감염 후 72시간에 수확되었습니다.

이 Novel Ultra PEI 제형의 성능은 기존 PEI 변형에 비해 형질감염 효율과 세포 생존력에서 상당한 개선을 보였습니다. 변형된 PEI는 특히 아데노 관련 바이러스(AAV) 생산과 같은 응용 분야에 유리하며, 이는 형질감염 복합체 노출 시간이 길고 플라스미드 DNA 입력 수준이 낮아야 합니다. 형질감염 복합체의 안정성을 높이고 세포막 융합 기능을 개선함으로써 이 새로운 PEI 제형은 AAV 생산의 까다로운 요구 사항을 충족하여 더 높은 수율과 더 효율적인 유전자 전달을 가져올 수 있습니다.

결론적으로 선형 PEI는 오랫동안 유전자 전달을 위한 귀중한 도구였지만, 특정 응용 분야에서 세포독성과 최적이 아닌 형질감염 효율로 인해 잠재력이 제한되었습니다. 고급 분자 설계 및 수정 전략을 사용하여 Yeasen Biotechnology는 향상된 성능 특성을 가진 새로운 PEI 유도체를 개발했습니다.

이 새로운 제형은 독성을 줄이고 생체적합성을 개선할 뿐만 아니라 형질감염 효율을 크게 개선하여 연구 및 치료 응용 분야 모두에 유망한 후보가 되었습니다. 유전자 전달 기술이 계속 발전함에 따라 이 새로운 PEI 변종은 다양한 생물의학적 응용 분야에서 보다 안전하고 효과적인 유전자 전달 시스템을 개발하려는 탐구에서 흥미로운 진전을 제공합니다.

소환

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer 및 Thomas Kissel . 폴리에틸렌이민-이식-폴리에틸렌 글리콜 블록 공중합체의 합성, 특성화 및 생체적합성 . 거대 분자 2002, 35, 6867-6874 .

[ 2 ] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi 및 M Ramezani. 유전자 운반체로서 히스티딘 - 리신 짧은 펩타이드를 함유한 변형 폴리에틸렌이민. 암 유전자 치료(2011) 18, 12 – 19.

[ 3 ] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. 특성 재검토 및 변형된 폴리에틸렌이민 기반 암 유전자 전달 시스템. 제62권, 18 ~ 39페이지, (2024).

샘플문의