Entrega de genes mediada por PEI revolucionária para eficiência superior de transfecção

Desbloqueie todo o potencial da entrega de genes com PEI inovador da Yeasen Biotechnology (Polietilenoimina) derivado. Esta ferramenta avançada de entrega de genes supera as limitações do PEI tradicional reduzindo citotoxicidade e impulsionando eficiência de transfecção.

Principais benefícios:

• Alta estabilidade: Exclusivo ligação de hidrogênio e modificações hidrofóbicas aumentar a estabilidade do complexo PEI/ácido nucleico, garantindo transfecção confiável.
• Toxicidade reduzida: A densidade catiônica reduzida minimiza dano à membrana celular, oferecendo uma entrega mais segura e eficaz.
• Transfecção melhorada: Mais alto viabilidade celular e eficiente Produção de AAV, perfeito para aplicações terapêuticas e de pesquisa.
• Design mais inteligente: Ponta Dinâmica molecular de IA e triagem de alto rendimento otimizar o desempenho.
• Grande redução de custos

A formulação avançada de PEI da Yeasen oferece propriedades superiores transfecção genética resultados, garantindo confiabilidade e alto rendimento Produção de AAV, perfeito tanto para aplicações in vivo quanto pesquisa biomédica.

Atualize seu sistemas de entrega de genes—maximizar a eficiência e biocompatibilidade hoje!

A polietilenimina linear (PEI) é reconhecida há muito tempo como um vetor de entrega de genes versátil e eficaz. Sua estrutura linear, com sua alta densidade de átomos de nitrogênio, lhe dá uma capacidade inerente de interagir com ácidos nucleicos carregados negativamente, como DNA e RNA. Essa alta densidade de cargas catiônicas torna a PEI uma esponja de prótons eficiente, um termo cunhado para descrever sua capacidade de absorver prótons em ambientes ácidos, o que é central para sua função como uma ferramenta de entrega de genes. No contexto da entrega de ácidos nucleicos, as interações eletrostáticas da PEI com a estrutura de fosfato carregada negativamente dos ácidos nucleicos facilitam a formação de complexos estáveis ​​de PEI/ácido nucleico, que protegem os ácidos nucleicos da degradação por nucleases em sistemas biológicos. Esses complexos desempenham um papel fundamental para garantir a estabilidade e a funcionalidade dos ácidos nucleicos durante o processo de transfecção.

Uma vez formados, esses complexos PEI/ácido nucleico exibem maior capacidade de interagir com membranas celulares. A atração eletrostática entre os complexos PEI carregados positivamente e a superfície celular carregada negativamente facilita sua adesão, enquanto a endocitose subsequente permite a internalização celular. Após entrar na célula, o baixo pH dentro do endossomo desencadeia a protonação do PEI, levando a um influxo de contra-íons no endossomo para neutralizar o desequilíbrio de carga. Como resultado, moléculas de água são atraídas para o endossomo, causando um aumento na pressão osmótica. Essa pressão osmótica crescente leva, em última análise, à ruptura da membrana endossomal, um fenômeno que facilita a liberação do complexo PEI/ácido nucleico no citoplasma. Esse processo, conhecido como "efeito esponja de prótons", é um mecanismo crítico pelo qual a transfecção mediada por PEI atinge alta eficiência.

Apesar das impressionantes capacidades de transfecção do PEI linear, a alta densidade de carga catiônica que o torna um vetor de entrega de genes tão eficaz também pode levar à citotoxicidade. A carga positiva do PEI interage com componentes carregados negativamente na membrana celular e estruturas intracelulares, causando danos potenciais à célula.Consequentemente, um dos desafios na aplicação de PEI em sistemas de entrega de genes está em sua toxicidade, o que pode prejudicar significativamente seu potencial terapêutico. Como resultado, otimizar o peso molecular e a concentração de PEI é essencial para minimizar a toxicidade, ao mesmo tempo em que garante a manutenção de alta eficiência de transfecção.

Figura 2. Triagem da molécula de modificação PEI.

Para abordar a questão da toxicidade e melhorar ainda mais o desempenho do PEI, os pesquisadores exploraram várias estratégias para modificar e melhorar a molécula. Entre as mais promissoras dessas abordagens está o desenvolvimento de derivados de PEI por meio de modificações químicas, incluindo PEGuilação [1], um processo que envolve a conjugação de cadeias de polietilenoglicol (PEG) a moléculas de PEI. Foi demonstrado que a PEGuilação melhora a biocompatibilidade e a estabilidade de vetores baseados em PEI, reduzindo sua imunogenicidade e aumentando sua solubilidade em sistemas biológicos. Além disso, outras modificações químicas [2, 3], como a introdução de grupos hidrofóbicos ou a otimização do comprimento da cadeia do polímero, foram exploradas para melhorar a eficiência de entrega e o perfil de segurança do PEI.

Reconhecendo a necessidade de inovação contínua, a Yeasen Biotechnology alavancou plataformas de tecnologia avançada, incluindo simulações de dinâmica molecular de inteligência artificial (IA) e técnicas de acoplamento molecular, para projetar uma série de novos derivados de PEI. Esses métodos computacionais permitem a exploração eficiente de modificações potenciais no nível molecular, possibilitando a identificação de derivados de PEI promissores que possuem atividade biológica, estabilidade e segurança aprimoradas. Por meio de triagem de alto rendimento, esses candidatos de PEI modificados foram avaliados quanto ao seu potencial de transfecção, e aqueles que demonstraram atividade promissora foram submetidos a extensa otimização estrutural e experimentos de células in vitro. Esse processo rigoroso levou à identificação de compostos líderes com desempenho aprimorado.

O ponto culminante desse esforço de pesquisa e desenvolvimento resultou na criação de uma nova variante de PEI, que detém direitos de propriedade intelectual independentes e oferece melhorias significativas em relação às formulações convencionais de PEI. Este derivado inovador de PEI aborda vários desafios importantes associados à entrega de genes, incluindo citotoxicidade, eficiência de transfecção e biocompatibilidade.

1. As principais características do derivado PEI recentemente desenvolvido incluem uma densidade catiônica cuidadosamente reduzida, que diminui significativamente a citotoxicidade, mantendo um nível efetivo de ligação de ácido nucleico e eficiência de transfecção. Essa modificação aprimora o perfil geral de segurança do reagente de transfecção, tornando-o mais adequado para aplicações in vivo onde a citotoxicidade pode ser uma grande preocupação.
2. Além disso, o design estrutural desta nova variante de PEI introduz ligação de hidrogênio entre o complexo de transfecção e o ácido nucleico, complementando as interações eletrostáticas que são tipicamente responsáveis ​​pela formação do complexo. Esta modificação melhora a estabilidade do complexo PEI/ácido nucleico, garantindo resultados de transfecção mais confiáveis.
3. Além disso, o grupo de modificação do novo derivado de PEI incorpora propriedades hidrofóbicas que aumentam a fusão do complexo de transfecção com a membrana celular. Esse ajuste estrutural promove a captação eficiente do complexo de transfecção pelas células, melhorando assim a eficiência geral da transfecção.Essas modificações duplas — densidade catiônica reduzida e introdução de ligações de hidrogênio e propriedades hidrofóbicas — combinam-se para criar um vetor de entrega de genes mais estável, biocompatível e eficiente.

Figura 4. O Ultra PEI AAV demonstra os maiores rendimentos de vetores virais em comparação aos principais concorrentes. AAV2, AAV5, AAV8 e AAV9 foram produzidos em células 293F em suspensão, com uma dosagem de DNA de 1 µg por milhão de células. O vírus foi colhido 72 horas após a transfecção, e o sobrenadante viral foi analisado.

Figura 5. O Ultra PEI AAV demonstra produção eficiente de vetores virais com baixa entrada de PEI e plasmídeo. O AAV9 foi produzido em células 293F em suspensão com diferentes entradas de Ultra-PEI (Esquerda, entrada de Plasmídeos: 0,5 μg) ou Plasmídeos (Direita, entrada de Ultra-PEI 0,6 μL) dosagens por milhão de células. O vírus foi colhido 72 horas após a transfecção.

O desempenho desta formulação Novel Ultra PEI demonstrou melhorias substanciais na eficiência de transfecção e viabilidade celular em comparação com variantes tradicionais de PEI. O PEI modificado é particularmente vantajoso para aplicações como produção de vírus adeno-associados (AAV), onde há necessidade de tempos de exposição de complexo de transfecção estendidos e menores níveis de entrada de DNA plasmídeo. Ao aumentar a estabilidade do complexo de transfecção e melhorar suas capacidades de fusão de membrana celular, esta nova formulação de PEI pode atender aos requisitos exigentes da produção de AAV, resultando em maiores rendimentos e entrega de genes mais eficiente.

Concluindo, embora o PEI linear tenha sido uma ferramenta valiosa para entrega de genes por muito tempo, seu potencial tem sido limitado por sua citotoxicidade e eficiência de transfecção subótima em certas aplicações. Por meio do uso de estratégias avançadas de design e modificação molecular, a Yeasen Biotechnology desenvolveu um novo derivado de PEI com características de desempenho aprimoradas.

Esta nova formulação não apenas reduz a toxicidade e melhora a biocompatibilidade, mas também oferece melhorias significativas na eficiência da transfecção, tornando-a uma candidata promissora para aplicações de pesquisa e terapêuticas. À medida que as tecnologias de entrega de genes continuam a evoluir, esta nova variante PEI oferece um avanço emocionante na busca pelo desenvolvimento de sistemas de entrega de genes mais seguros e eficazes para uma variedade de aplicações biomédicas.

Citação

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer e Thomas Kissel. Síntese, Caracterização e Biocompatibilidade de Copolímeros em Bloco de Polietilenimina-enxerto-poli(etilenoglicol). Macromoléculas 2002, 35, 6867-6874.

[2] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi e M Ramezani. Polietilenoimina modificada com histidina–peptídeos curtos de lisina como portadores de genes. Terapia genética do câncer (2011) 18, 12–19.

[3] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. Revisitando Propriedades e Sistemas de Entrega de Genes de Câncer Modificados Baseados em Polietilenimina.Volume 62, páginas 18–39, (2024).

Consulta para amostras