Üstün transfeksiyon verimliliği için devrimci PEI aracılı gen iletimi

Gen aktarımının tüm potansiyelini açığa çıkarın Yeasen Biotechnology'nin yenilikçi PEI'si (Polietilenimin) türevi. Bu gelişmiş gen iletim aracı, geleneksel PEI'nin sınırlamalarını azaltarak aşar. sitotoksisite ve güçlendirme transfeksiyon verimliliği.

Temel Faydalar:

• Yüksek stabilite: Eşsiz hidrojen bağı Ve hidrofobik modifikasyonlar PEI/nükleik asit kompleksinin kararlılığını artırarak güvenilir transfeksiyon.
• Azaltılmış toksisite: Düşük katyonik yoğunluk en aza indirir hücre zarı hasarıdaha güvenli, daha etkili teslimat imkânı sunuyor.
• Geliştirilmiş transfeksiyon: Daha yüksek hücre canlılığı ve verimli AAV üretimi, terapötik ve araştırma uygulamaları için mükemmeldir.
• Daha akıllı tasarım: Keskin kenar Yapay Zeka Moleküler Dinamikleri Ve yüksek verimli tarama performansı optimize edin.
• Büyük maliyet düşürüldü

Yeasen'in gelişmiş PEI formülü üstün sonuçlar sunar gen transfeksiyonu sonuçlar, güvenilir ve yüksek verimli sonuçlar sağlar AAV üretimi, hem canlı organizma uygulamaları hem de biyomedikal araştırma.

Yükselt gen iletim sistemleri—verimliliği en üst düzeye çıkarın ve biyouyumluluk Bugün!

Doğrusal polietilenimin (PEI) uzun zamandır çok yönlü ve etkili bir gen iletim vektörü olarak kabul edilmektedir. Yüksek yoğunluklu azot atomlarına sahip doğrusal yapısı, DNA ve RNA gibi negatif yüklü nükleik asitlerle etkileşime girme konusunda doğal bir yetenek kazandırır. Bu yüksek yoğunluklu katyonik yükler, PEI'yi asidik ortamlarda protonları emme yeteneğini tanımlamak için türetilen bir terim olan etkili bir proton süngeri yapar ve bu, gen iletim aracı olarak işlevi için merkezi bir öneme sahiptir. Nükleik asit iletimi bağlamında, PEI'nin nükleik asitlerin negatif yüklü fosfat omurgasıyla elektrostatik etkileşimleri, nükleik asitleri biyolojik sistemlerdeki nükleazlar tarafından parçalanmaktan koruyan kararlı PEI/nükleik asit komplekslerinin oluşumunu kolaylaştırır. Bu kompleksler, transfeksiyon süreci sırasında nükleik asitlerin kararlılığını ve işlevselliğini sağlamada önemli bir rol oynar.

Bu PEI/nükleik asit kompleksleri oluştuktan sonra hücre zarlarıyla etkileşime girme yeteneği artar. Pozitif yüklü PEI kompleksleri ile negatif yüklü hücre yüzeyi arasındaki elektrostatik çekim yapışmalarını kolaylaştırırken, sonraki endositoz hücresel internalizasyonu sağlar. Hücreye girdikten sonra, endosom içindeki düşük pH, PEI'nin protonlanmasını tetikler ve yük dengesizliğini nötralize etmek için endosom içine karşı iyonların akın etmesine yol açar. Sonuç olarak, su molekülleri endosom içine çekilir ve ozmotik basınçta artışa neden olur. Bu artan ozmotik basınç nihayetinde endosomal zarın yırtılmasına yol açar ve bu da PEI/nükleik asit kompleksinin sitoplazmaya salınmasını kolaylaştıran bir olgudur. "Proton sünger etkisi" olarak adlandırılan bu süreç, PEI aracılı transfeksiyonun yüksek verimliliğe ulaştığı kritik bir mekanizmadır.

Doğrusal PEI'nin etkileyici transfeksiyon yeteneklerine rağmen, onu bu kadar etkili bir gen iletim vektörü yapan yüksek katyonik yük yoğunluğu aynı zamanda sitotoksisiteye de yol açabilir. PEI'nin pozitif yükü, hücre zarındaki ve hücre içi yapılardaki negatif yüklü bileşenlerle etkileşime girerek hücreye potansiyel hasar verir.Sonuç olarak, gen iletim sistemlerinde PEI uygulamasındaki zorluklardan biri, terapötik potansiyelini önemli ölçüde engelleyebilen toksisitesinde yatmaktadır. Sonuç olarak, yüksek transfeksiyon verimliliğinin sürdürülmesini sağlarken toksisiteyi en aza indirmek için PEI'nin moleküler ağırlığını ve konsantrasyonunu optimize etmek esastır.

Şekil 2. PEI Modifikasyon molekül taraması.

Toksisite sorununu ele almak ve PEI'nin performansını daha da artırmak için araştırmacılar molekülü değiştirmek ve iyileştirmek için çeşitli stratejiler araştırdılar. Bu yaklaşımların en umut verici olanı, polietilen glikol (PEG) zincirlerinin PEI moleküllerine konjugasyonunu içeren bir işlem olan PEGilasyon [1] dahil olmak üzere kimyasal modifikasyonlar yoluyla PEI türevlerinin geliştirilmesidir. PEGilasyonun, PEI bazlı vektörlerin immünogenitesini azaltarak ve biyolojik sistemlerdeki çözünürlüklerini artırarak biyouyumluluğunu ve stabilitesini iyileştirdiği gösterilmiştir. Ek olarak, hidrofobik grupların tanıtılması veya polimer zincir uzunluğunun optimizasyonu gibi diğer kimyasal modifikasyonlar [2, 3], PEI'nin iletim verimliliğini ve güvenlik profilini iyileştirmek için araştırılmıştır.

Sürekli inovasyona duyulan ihtiyacın farkında olan Yeasen Biotechnology, yapay zeka (AI) moleküler dinamik simülasyonları ve moleküler yerleştirme teknikleri de dahil olmak üzere gelişmiş teknoloji platformlarından yararlanarak bir dizi yeni PEI türevi tasarladı. Bu hesaplamalı yöntemler, moleküler düzeyde potansiyel modifikasyonların verimli bir şekilde araştırılmasına olanak tanıyarak, gelişmiş biyolojik aktivite, kararlılık ve güvenliğe sahip umut vadeden PEI türevlerinin tanımlanmasını mümkün kılıyor. Yüksek verimli tarama yoluyla, bu modifiye edilmiş PEI adayları transfeksiyon potansiyelleri açısından değerlendirildi ve umut vadeden aktivite gösterenler kapsamlı yapısal optimizasyon ve in vitro hücre deneylerine tabi tutuldu. Bu titiz süreç, gelişmiş performansa sahip öncü bileşiklerin tanımlanmasına yol açtı.

Bu araştırma ve geliştirme çabasının doruk noktası, bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip olan ve geleneksel PEI formülasyonlarına kıyasla önemli iyileştirmeler sunan yeni bir PEI varyantının yaratılmasıyla sonuçlandı. Bu yenilikçi PEI türevi, sitotoksisite, transfeksiyon verimliliği ve biyouyumluluk dahil olmak üzere gen iletimiyle ilişkili birkaç temel zorluğun üstesinden gelir.

1. Yeni geliştirilen PEI türevinin temel özellikleri arasında, sitotoksisiteyi önemli ölçüde azaltırken etkili bir nükleik asit bağlanma ve transfeksiyon verimliliği seviyesini koruyan dikkatlice azaltılmış bir katyonik yoğunluk yer alır. Bu değişiklik, transfeksiyon reaktifinin genel güvenlik profilini iyileştirerek, sitotoksisitenin büyük bir endişe kaynağı olabileceği in vivo uygulamaları için daha uygun hale getirir.
2. Ek olarak, bu yeni PEI varyantının yapısal tasarımı, transfeksiyon kompleksi ile nükleik asit arasında hidrojen bağı oluşturarak, kompleks oluşumundan tipik olarak sorumlu olan elektrostatik etkileşimleri tamamlar. Bu modifikasyon, PEI/nükleik asit kompleksinin kararlılığını iyileştirerek daha güvenilir transfeksiyon sonuçları sağlar.
3. Ayrıca, yeni PEI türevinin modifikasyon grubu, transfeksiyon kompleksinin hücre zarıyla kaynaşmasını artıran hidrofobik özellikler içerir. Bu yapısal ayarlama, transfeksiyon kompleksinin hücreler tarafından verimli bir şekilde alınmasını teşvik ederek genel transfeksiyon verimliliğini artırır.Bu ikili modifikasyonlar (katyonik yoğunluğun azaltılması ve hidrojen bağı ve hidrofobik özelliklerin tanıtılması) daha kararlı, biyouyumlu ve etkili bir gen iletim vektörü oluşturmak için bir araya geliyor.

Şekil 4. Ultra PEI AAV, önde gelen rakiplerine kıyasla en yüksek viral vektör verimini göstermektedir. AAV2, AAV5, AAV8 ve AAV9, milyon hücre başına 1 µg DNA dozajıyla süspansiyon 293F hücrelerinde üretildi. Virüs, transfeksiyondan 72 saat sonra hasat edildi ve viral üst sıvı analiz edildi.

Şekil 5. Ultra PEI AAV, düşük PEI ve plazmid girdisiyle verimli viral vektör üretimi göstermektedir. AAV9, milyon hücre başına farklı Ultra-PEI (Sol, Plazmit girişi: 0,5 μg) veya Plazmit (Sağ, Ultra-PEI girişi 0,6 μL) dozajları ile süspansiyon 293F hücrelerinde üretildi. Virüs, transfeksiyondan 72 saat sonra hasat edildi.

Bu Novel Ultra PEI formülasyonunun performansı, geleneksel PEI varyantlarına kıyasla transfeksiyon verimliliği ve hücre canlılığında önemli iyileştirmeler göstermiştir. Modifiye edilmiş PEI, özellikle adeno-ilişkili virüs (AAV) üretimi gibi, daha uzun transfeksiyon kompleksi maruz kalma sürelerine ve daha düşük plazmit DNA giriş seviyelerine ihtiyaç duyulan uygulamalar için avantajlıdır. Transfeksiyon kompleksinin stabilitesini artırarak ve hücre zarı füzyon yeteneklerini iyileştirerek, bu yeni PEI formülasyonu AAV üretiminin zorlu gereksinimlerini karşılayabilir ve daha yüksek verimler ve daha verimli gen iletimi ile sonuçlanabilir.

Sonuç olarak, doğrusal PEI uzun zamandır gen iletimi için değerli bir araç olsa da, potansiyeli sitotoksisitesi ve belirli uygulamalardaki suboptimal transfeksiyon verimliliği ile sınırlıdır. Gelişmiş moleküler tasarım ve modifikasyon stratejilerinin kullanımıyla Yeasen Biotechnology, geliştirilmiş performans özelliklerine sahip yeni bir PEI türevi geliştirmiştir.

Bu yeni formül yalnızca toksisiteyi azaltmakla ve biyouyumluluğu iyileştirmekle kalmıyor, aynı zamanda transfeksiyon verimliliğinde önemli iyileştirmeler sunarak onu hem araştırma hem de terapötik uygulamalar için umut vadeden bir aday haline getiriyor. Gen iletim teknolojileri gelişmeye devam ederken, bu yeni PEI varyantı çeşitli biyomedikal uygulamalar için daha güvenli, daha etkili gen iletim sistemleri geliştirme arayışında heyecan verici bir ilerleme sunuyor.

Alıntı

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer ve Thomas Kissel. Polietilenimin-greft-poli(etilen glikol) Blok Kopolimerlerinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Biyouyumluluğu. Makromoleküller 2002, 35, 6867-6874.

[2] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi ve M Ramezani. Histidin ile modifiye edilmiş polietilenimin–gen taşıyıcısı olarak lizin kısa peptitler.Kanser Gen Terapisi (2011) 18, 12–19.

[3] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. Özelliklerin ve Değiştirilmiş Polietilenimin Bazlı Kanser Geni Dağıtım Sistemlerinin Yeniden İncelenmesi.Hacim 62, sayfalar 18–39, (2024).

Numuneler için soruşturma