ปลดล็อคศักยภาพเต็มรูปแบบของการส่งมอบยีนด้วย
ประโยชน์หลัก:
- ความเสถียรสูง: มีเอกลักษณ์ พันธะไฮโดรเจน และ การดัดแปลงแบบไม่ชอบน้ำ เพิ่มเสถียรภาพให้กับคอมเพล็กซ์ PEI/กรดนิวคลีอิก เพื่อให้แน่ใจว่า การถ่ายโอนที่เชื่อถือได้-
- ลดความเป็นพิษ:ความหนาแน่นของประจุบวกที่ลดลงช่วยลด ความเสียหายของเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อมอบการจัดส่งที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
- การปรับปรุงการถ่ายโอนยีน: สูงขึ้น ความสามารถในการมีชีวิตของเซลล์ และมีประสิทธิภาพ การผลิตเอเอวีเหมาะสำหรับการใช้งานเพื่อการบำบัดและการวิจัย
- การออกแบบที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น: ล้ำสมัย ไดนามิกโมเลกุลของ AI และ การคัดกรองปริมาณงานสูง เพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน
- ลดต้นทุนได้มาก
อัพเกรดของคุณ ระบบการส่งมอบยีน—เพิ่มประสิทธิภาพให้สูงสุดและ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ วันนี้!
โพลีเอทิลีนเอมีนเชิงเส้น (PEI) ได้รับการยอมรับมานานแล้วว่าเป็นเวกเตอร์การส่งมอบยีนที่มีประสิทธิภาพและอเนกประสงค์ โครงสร้างเชิงเส้นซึ่งมีอะตอมไนโตรเจนที่มีความหนาแน่นสูงทำให้มีความสามารถในการโต้ตอบกับกรดนิวคลีอิกที่มีประจุลบ เช่น DNA และ RNA ความหนาแน่นสูงของประจุบวกนี้ทำให้ PEI เป็นฟองน้ำโปรตอนที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นคำศัพท์ที่คิดขึ้นเพื่ออธิบายความสามารถในการดูดซับโปรตอนในสภาพแวดล้อมที่มีกรด ซึ่งเป็นศูนย์กลางของหน้าที่ในการส่งยีน ในบริบทของการส่งมอบกรดนิวคลีอิก ปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตของ PEI กับโครงกระดูกฟอสเฟตที่มีประจุลบของกรดนิวคลีอิกช่วยอำนวยความสะดวกในการสร้างคอมเพล็กซ์ PEI/กรดนิวคลีอิกที่เสถียร ซึ่งจะปกป้องกรดนิวคลีอิกจากการย่อยสลายโดยนิวคลีเอสในระบบทางชีววิทยา คอมเพล็กซ์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการรับประกันเสถียรภาพและการทำงานของกรดนิวคลีอิกในระหว่างกระบวนการถ่ายโอนยีน
เมื่อเกิดขึ้นแล้ว คอมเพล็กซ์ PEI/กรดนิวคลีอิกเหล่านี้จะแสดงความสามารถที่เพิ่มขึ้นในการโต้ตอบกับเยื่อหุ้มเซลล์ แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตระหว่างคอมเพล็กซ์ PEI ที่มีประจุบวกและพื้นผิวเซลล์ที่มีประจุลบช่วยให้เกิดการยึดเกาะกัน ในขณะที่การดูดกลืนที่ตามมาทำให้เซลล์ถูกนำเข้าสู่เซลล์ได้ หลังจากเข้าสู่เซลล์แล้ว ค่า pH ที่ต่ำภายในเอนโดโซมจะกระตุ้นให้เกิดโปรตอนเนชันของ PEI ส่งผลให้ไอออนตรงข้ามไหลเข้าสู่เอนโดโซมเพื่อทำให้ความไม่สมดุลของประจุเป็นกลาง เป็นผลให้โมเลกุลของน้ำถูกดึงเข้าไปในเอนโดโซม ทำให้แรงดันออสโมซิสเพิ่มขึ้น แรงดันออสโมซิสที่เพิ่มขึ้นนี้ส่งผลให้เยื่อหุ้มเอนโดโซมแตกในที่สุด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่อำนวยความสะดวกในการปลดปล่อยคอมเพล็กซ์ PEI/กรดนิวคลีอิกเข้าไปในไซโทพลาซึม กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่า "เอฟเฟกต์ฟองน้ำโปรตอน" เป็นกลไกสำคัญที่ทำให้การถ่ายโอนยีนที่ควบคุมโดย PEI มีประสิทธิภาพสูง
แม้ว่า PEI เชิงเส้นจะมีความสามารถในการถ่ายโอนยีนได้อย่างน่าประทับใจ แต่ความหนาแน่นของประจุบวกสูงที่ทำให้เป็นเวกเตอร์นำส่งยีนที่มีประสิทธิภาพนั้นอาจทำให้เกิดพิษต่อเซลล์ได้เช่นกัน ประจุบวกของ PEI จะทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบที่มีประจุลบในเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างภายในเซลล์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ได้ดังนั้น ความท้าทายประการหนึ่งในการนำ PEI ไปใช้ในระบบการนำส่งยีนจึงอยู่ที่ความเป็นพิษ ซึ่งอาจขัดขวางศักยภาพในการรักษาได้อย่างมาก ดังนั้น การเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลและความเข้มข้นของ PEI ให้เหมาะสมจึงมีความจำเป็นเพื่อลดความเป็นพิษให้เหลือน้อยที่สุด พร้อมทั้งรักษาประสิทธิภาพการถ่ายโอนยีนให้สูงไว้ด้วย
รูปที่ 2 การคัดกรองโมเลกุลดัดแปลง PEI
เพื่อแก้ไขปัญหาความเป็นพิษและปรับปรุงประสิทธิภาพของ PEI ให้มากยิ่งขึ้น นักวิจัยได้สำรวจกลยุทธ์ต่างๆ เพื่อปรับเปลี่ยนและปรับปรุงโมเลกุล แนวทางที่มีแนวโน้มดีที่สุดแนวทางหนึ่งคือการพัฒนาอนุพันธ์ของ PEI ผ่านการดัดแปลงทางเคมี ซึ่งรวมถึง PEGylation [1] ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงโซ่โพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG) กับโมเลกุล PEI PEGylation ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความเสถียรของเวกเตอร์ที่ใช้ PEI โดยลดภูมิคุ้มกันและเพิ่มความสามารถในการละลายในระบบทางชีวภาพ นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาการดัดแปลงทางเคมีอื่นๆ [2, 3] เช่น การนำกลุ่มไฮโดรโฟบิกเข้ามาหรือการปรับความยาวของโซ่โพลีเมอร์ให้เหมาะสม เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการส่งมอบและโปรไฟล์ความปลอดภัยของ PEI
ตระหนักถึงความจำเป็นในการสร้างสรรค์นวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง
ความพยายามในการวิจัยและพัฒนาครั้งนี้ส่งผลให้เกิดการสร้างรูปแบบ PEI ใหม่ ซึ่งถือครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาอิสระและมีการปรับปรุงที่สำคัญเหนือสูตร PEI ทั่วไป อนุพันธ์ PEI เชิงนวัตกรรมนี้สามารถแก้ไขปัญหาสำคัญหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการนำส่งยีน เช่น ความเป็นพิษต่อเซลล์ ประสิทธิภาพการถ่ายโอนยีน และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
- ลักษณะสำคัญของสารอนุพันธ์ PEI ที่พัฒนาขึ้นใหม่ ได้แก่ ความหนาแน่นของประจุบวกที่ลดลงอย่างระมัดระวัง ซึ่งช่วยลดความเป็นพิษต่อเซลล์ได้อย่างมากในขณะที่ยังคงรักษาระดับที่มีประสิทธิภาพของการจับกับกรดนิวคลีอิกและประสิทธิภาพการถ่ายโอนยีนไว้ การดัดแปลงนี้ช่วยเพิ่มโปรไฟล์ความปลอดภัยโดยรวมของรีเอเจนต์การถ่ายโอนยีน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในร่างกายที่ความเป็นพิษต่อเซลล์อาจเป็นปัญหาสำคัญ
- นอกจากนี้ การออกแบบโครงสร้างของ PEI แบบใหม่นี้ยังทำให้เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างคอมเพล็กซ์การถ่ายโอนยีนกับกรดนิวคลีอิก ซึ่งช่วยเสริมปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตที่มักเป็นสาเหตุของการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ การปรับเปลี่ยนนี้ช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของคอมเพล็กซ์ PEI/กรดนิวคลีอิก ทำให้ผลลัพธ์การถ่ายโอนยีนมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น
- นอกจากนี้ กลุ่มดัดแปลงของอนุพันธ์ PEI ใหม่ยังรวมคุณสมบัติไม่ชอบน้ำซึ่งช่วยเพิ่มการหลอมรวมของคอมเพล็กซ์ทรานสเฟกชันกับเยื่อหุ้มเซลล์ การปรับโครงสร้างนี้ส่งเสริมการดูดซึมคอมเพล็กซ์ทรานสเฟกชันโดยเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายโอนโดยรวมการปรับเปลี่ยนสองประการนี้—ความหนาแน่นของประจุบวกที่ลดลง การนำพันธะไฮโดรเจนและคุณสมบัติไม่ชอบน้ำมาใช้—รวมกันสร้างเวกเตอร์ส่งมอบยีนที่เสถียรกว่า เข้ากันได้ทางชีวภาพ และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
รูปที่ 4. Ultra PEI AAV แสดงให้เห็นผลผลิตเวกเตอร์ไวรัสสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับคู่แข่งชั้นนำ AAV2, AAV5, AAV8 และ AAV9 ถูกผลิตขึ้นในเซลล์แขวนลอย 293F โดยมีปริมาณ DNA 1 µg ต่อล้านเซลล์ ไวรัสถูกเก็บเกี่ยว 72 ชั่วโมงหลังการถ่ายยีน และวิเคราะห์ส่วนเหนือตะกอนของไวรัส
รูปที่ 5- Ultra PEI AAV แสดงให้เห็นการผลิตเวกเตอร์ไวรัสที่มีประสิทธิภาพด้วย PEI ต่ำและอินพุตพลาสมิด AAV9 ถูกผลิตขึ้นในเซลล์ 293F แบบแขวนลอยที่มีปริมาณอินพุทของ Ultra-PEI (ซ้าย อินพุทพลาสมิด: 0.5 μg) หรือพลาสมิด (ขวา อินพุท Ultra-PEI 0.6 μL) ที่แตกต่างกันต่อเซลล์ล้านเซลล์ ไวรัสถูกเก็บเกี่ยว 72 ชั่วโมงหลังการถ่ายโอนยีน
ประสิทธิภาพของสูตร Novel Ultra PEI นี้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในด้านประสิทธิภาพการถ่ายโอนยีนและความสามารถในการมีชีวิตของเซลล์เมื่อเทียบกับตัวแปร PEI แบบดั้งเดิม PEI ที่ปรับเปลี่ยนนั้นมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น การผลิตไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโน (AAV) ซึ่งจำเป็นต้องใช้เวลาในการสัมผัสกับคอมเพล็กซ์การถ่ายโอนยีนที่ยาวนานขึ้นและระดับอินพุตของดีเอ็นเอพลาสมิดที่ต่ำลง ด้วยการเพิ่มเสถียรภาพของคอมเพล็กซ์การถ่ายโอนยีนและปรับปรุงความสามารถในการหลอมรวมเยื่อหุ้มเซลล์ สูตร PEI ใหม่นี้สามารถตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของการผลิต AAV ได้ ส่งผลให้ได้ผลผลิตที่สูงขึ้นและการนำส่งยีนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
โดยสรุป แม้ว่า PEI เชิงเส้นจะเป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสำหรับการส่งมอบยีนมาอย่างยาวนาน แต่ศักยภาพของ PEI ก็ยังถูกจำกัดด้วยความเป็นพิษต่อเซลล์และประสิทธิภาพการถ่ายโอนยีนที่ไม่เหมาะสมในแอปพลิเคชันบางประเภท การใช้กลยุทธ์การออกแบบและดัดแปลงโมเลกุลขั้นสูง
สูตรใหม่นี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดความเป็นพิษและปรับปรุงความเข้ากันได้ทางชีวภาพเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายโอนยีนอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มดีสำหรับทั้งการวิจัยและการบำบัดรักษา ในขณะที่เทคโนโลยีการส่งมอบยีนยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สายพันธุ์ PEI ใหม่นี้ถือเป็นความก้าวหน้าที่น่าตื่นเต้นในการพัฒนาระบบการส่งมอบยีนที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์ที่หลากหลาย
การอ้างอิง
[1] โฮลเกอร์ ปีเตอร์เซน, เพทรา เอ็ม. เฟชเนอร์, แด็กมาร์ ฟิชเชอร์ และโธมัส คิสเซล- การสังเคราะห์ การกำหนดลักษณะ และความเข้ากันได้ทางชีวภาพของโพลีเอทิลีนอิมีน-กราฟต์-โพลี(เอทิลีนไกลคอล) บล็อกโคพอลิเมอร์- โมเลกุลขนาดใหญ่ 2002, 35, 6867-6874-
-2- M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi และ M Ramezani โพลีเอทิลีนอิมีนที่ดัดแปลงด้วยฮีสติดีน-ไลซีนเปปไทด์สั้นเป็นตัวพายีน Cancer Gene Therapy (2011) 18, 12-19.
-3- N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar การตรวจสอบคุณสมบัติและระบบส่งมอบยีนมะเร็งที่ใช้โพลีเอทิลีนนิมีนที่ดัดแปลงใหม่ปริมาณ 62, หน้าที่ 18-39, (2024).
ข้อมูลการสั่งซื้อ
| ผลิตภัณฑ์ | ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ | หมายเลขสินค้า |
| 1มล. /10มล. /100มล. | 40823ES03/10/60 | |
| 10มล. /100มล./1ลิตร | 40824ES10/60/80 |