Phân phối gen qua trung gian PEI cách mạng để có hiệu quả chuyển đổi vượt trội

Mở khóa toàn bộ tiềm năng của việc cung cấp gen với Yeasen PEI sáng tạo của công nghệ sinh học (Polyethylenimine) dẫn xuất. Công cụ cung cấp gen tiên tiến này khắc phục những hạn chế của PEI truyền thống bằng cách giảm độc tính tế bào và tăng cường hiệu quả chuyển gen.

Lợi ích chính:

• Độ ổn định cao: Độc nhất liên kết hydro Và sửa đổi kỵ nước tăng cường sự ổn định của phức hợp PEI/axit nucleic, đảm bảo chuyển gen đáng tin cậy.
• Giảm độc tính: Mật độ cation giảm làm giảm thiểu tổn thương màng tế bào, cung cấp dịch vụ giao hàng an toàn hơn và hiệu quả hơn.
• Cải thiện quá trình chuyển gen: Cao hơn khả năng sống của tế bào và hiệu quả Sản xuất AAV, hoàn hảo cho các ứng dụng điều trị và nghiên cứu.
• Thiết kế thông minh hơn:Cắt cạnh Động lực học phân tử AI Và sàng lọc thông lượng cao tối ưu hóa hiệu suất.
• Giảm chi phí đáng kể

YeasenCông thức PEI tiên tiến mang lại hiệu quả vượt trội chuyển gen kết quả, đảm bảo độ tin cậy và năng suất cao Sản xuất AAV, hoàn hảo cho cả ứng dụng trong cơ thể sống và nghiên cứu y sinh học.

Nâng cấp của bạn hệ thống phân phối gen—tối đa hóa hiệu quả và khả năng tương thích sinh học Hôm nay!

Polyethylenimine tuyến tính (PEI) từ lâu đã được công nhận là một vectơ vận chuyển gen đa năng và hiệu quả. Cấu trúc tuyến tính của nó, với mật độ nguyên tử nitơ cao, mang lại cho nó khả năng tương tác vốn có với các axit nucleic tích điện âm như DNA và RNA. Mật độ điện tích cation cao này khiến PEI trở thành một miếng bọt biển proton hiệu quả, một thuật ngữ được đặt ra để mô tả khả năng hấp thụ proton trong môi trường axit, đóng vai trò trung tâm trong chức năng của nó như một công cụ vận chuyển gen. Trong bối cảnh vận chuyển axit nucleic, các tương tác tĩnh điện của PEI với xương sống phosphate tích điện âm của axit nucleic tạo điều kiện cho sự hình thành các phức hợp PEI/axit nucleic ổn định, giúp bảo vệ axit nucleic khỏi sự phân hủy của các nuclease trong các hệ thống sinh học. Các phức hợp này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và chức năng của axit nucleic trong quá trình chuyển gen.

Sau khi hình thành, các phức hợp PEI/axit nucleic này thể hiện khả năng tương tác với màng tế bào được tăng cường. Lực hút tĩnh điện giữa các phức hợp PEI tích điện dương và bề mặt tế bào tích điện âm tạo điều kiện cho sự bám dính của chúng, trong khi quá trình nội bào tiếp theo cho phép nội bào hóa. Sau khi vào tế bào, độ pH thấp bên trong nội bào kích hoạt quá trình proton hóa PEI, dẫn đến sự tràn vào của các ion đối nghịch vào nội bào để trung hòa sự mất cân bằng điện tích. Kết quả là, các phân tử nước bị hút vào nội bào, gây ra sự gia tăng áp suất thẩm thấu. Áp suất thẩm thấu tăng này cuối cùng dẫn đến sự vỡ màng nội bào, một hiện tượng tạo điều kiện cho sự giải phóng phức hợp PEI/axit nucleic vào tế bào chất. Quá trình này, được gọi là "hiệu ứng bọt biển proton", là một cơ chế quan trọng mà nhờ đó quá trình chuyển gen qua trung gian PEI đạt được hiệu quả cao.

Mặc dù khả năng chuyển gen ấn tượng của PEI tuyến tính, mật độ điện tích cation cao khiến nó trở thành một vectơ truyền gen hiệu quả cũng có thể dẫn đến độc tính tế bào. Điện tích dương của PEI tương tác với các thành phần tích điện âm trong màng tế bào và các cấu trúc nội bào, gây ra tổn thương tiềm ẩn cho tế bào.Do đó, một trong những thách thức trong ứng dụng PEI trong hệ thống cung cấp gen nằm ở độc tính của nó, có thể cản trở đáng kể tiềm năng điều trị của nó. Do đó, việc tối ưu hóa trọng lượng phân tử và nồng độ của PEI là điều cần thiết để giảm thiểu độc tính trong khi vẫn đảm bảo duy trì hiệu quả chuyển gen cao.

Hình 2. Sàng lọc phân tử biến đổi PEI.

Để giải quyết vấn đề độc tính và nâng cao hơn nữa hiệu suất của PEI, các nhà nghiên cứu đã khám phá nhiều chiến lược khác nhau để sửa đổi và cải thiện phân tử. Trong số những cách tiếp cận hứa hẹn nhất này là phát triển các dẫn xuất PEI thông qua các sửa đổi hóa học, bao gồm PEGylation [1], một quá trình liên hợp các chuỗi polyethylene glycol (PEG) với các phân tử PEI. PEGylation đã được chứng minh là cải thiện khả năng tương thích sinh học và độ ổn định của các vectơ dựa trên PEI bằng cách giảm khả năng sinh miễn dịch của chúng và tăng cường độ hòa tan của chúng trong các hệ thống sinh học. Ngoài ra, các sửa đổi hóa học khác [2, 3], chẳng hạn như đưa vào các nhóm kỵ nước hoặc tối ưu hóa độ dài chuỗi polyme, đã được khám phá để cải thiện hiệu quả phân phối và hồ sơ an toàn của PEI.

Nhận ra nhu cầu đổi mới liên tục, Yeasen Công nghệ sinh học đã tận dụng các nền tảng công nghệ tiên tiến, bao gồm mô phỏng động lực học phân tử trí tuệ nhân tạo (AI) và các kỹ thuật ghép nối phân tử, để thiết kế một loạt các dẫn xuất PEI mới. Các phương pháp tính toán này cho phép khám phá hiệu quả các sửa đổi tiềm năng ở cấp độ phân tử, cho phép xác định các dẫn xuất PEI đầy hứa hẹn có hoạt tính sinh học, độ ổn định và độ an toàn được cải thiện. Thông qua sàng lọc thông lượng cao, các ứng cử viên PEI đã sửa đổi này đã được đánh giá về tiềm năng chuyển gen của chúng và những ứng cử viên thể hiện hoạt động đầy hứa hẹn đã được tối ưu hóa cấu trúc mở rộng và các thí nghiệm tế bào trong ống nghiệm. Quy trình nghiêm ngặt này đã dẫn đến việc xác định các hợp chất dẫn đầu có hiệu suất được cải thiện.

Sự kết thúc của nỗ lực nghiên cứu và phát triển này đã dẫn đến việc tạo ra một biến thể PEI mới, sở hữu các quyền sở hữu trí tuệ độc lập và mang lại những cải tiến đáng kể so với các công thức PEI thông thường. Dẫn xuất PEI sáng tạo này giải quyết một số thách thức chính liên quan đến việc cung cấp gen, bao gồm độc tính tế bào, hiệu quả chuyển gen và khả năng tương thích sinh học.

1. Các đặc điểm chính của dẫn xuất PEI mới phát triển bao gồm mật độ cation được giảm cẩn thận, làm giảm đáng kể độc tính tế bào trong khi vẫn duy trì mức độ liên kết axit nucleic và hiệu quả chuyển gen hiệu quả. Sự thay đổi này nâng cao hồ sơ an toàn tổng thể của thuốc thử chuyển gen, khiến nó phù hợp hơn cho các ứng dụng in vivo khi độc tính tế bào có thể là mối quan tâm chính.
2. Ngoài ra, thiết kế cấu trúc của biến thể PEI mới này đưa vào liên kết hydro giữa phức hợp chuyển gen và axit nucleic, bổ sung cho các tương tác tĩnh điện thường chịu trách nhiệm cho sự hình thành phức hợp. Sự thay đổi này cải thiện tính ổn định của phức hợp PEI/axit nucleic, đảm bảo kết quả chuyển gen đáng tin cậy hơn.
3. Hơn nữa, nhóm biến đổi của dẫn xuất PEI mới kết hợp các đặc tính kỵ nước giúp tăng cường sự hợp nhất của phức hợp chuyển gen với màng tế bào. Sự điều chỉnh cấu trúc này thúc đẩy sự hấp thụ hiệu quả của phức hợp chuyển gen bởi các tế bào, do đó cải thiện hiệu quả chuyển gen tổng thể.Những sửa đổi kép này—giảm mật độ cation và đưa vào liên kết hydro và các đặc tính kỵ nước—kết hợp để tạo ra một vectơ phân phối gen ổn định hơn, tương thích sinh học hơn và hiệu quả hơn.

Hình 4. Ultra PEI AAV cho thấy năng suất vectơ vi-rút cao nhất so với các đối thủ cạnh tranh hàng đầu. AAV2, AAV5, AAV8 và AAV9 được sản xuất trong tế bào 293F huyền phù, với liều lượng DNA là 1 µg trên một triệu tế bào. Virus được thu hoạch 72 giờ sau khi chuyển gen và dịch nuôi cấy virus được phân tích.

Hình 5. Ultra PEI AAV chứng minh khả năng sản xuất vectơ virus hiệu quả với lượng PEI và plasmid đầu vào thấp. AAV9 được sản xuất trong tế bào 293F huyền phù với liều lượng đầu vào khác nhau của Ultra-PEI (bên trái, đầu vào Plasmid: 0,5 μg) hoặc Plasmid (bên phải, đầu vào Ultra-PEI 0,6 μL) trên một triệu tế bào. Virus được thu hoạch 72 giờ sau khi chuyển gen.

Hiệu suất của công thức Novel Ultra PEI này đã cho thấy những cải thiện đáng kể về hiệu quả chuyển gen và khả năng sống của tế bào so với các biến thể PEI truyền thống. PEI đã được sửa đổi đặc biệt có lợi cho các ứng dụng như sản xuất virus liên kết adeno (AAV), trong đó cần thời gian tiếp xúc phức hợp chuyển gen kéo dài và mức đầu vào DNA plasmid thấp hơn. Bằng cách tăng cường tính ổn định của phức hợp chuyển gen và cải thiện khả năng hợp nhất màng tế bào của nó, công thức PEI mới này có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản xuất AAV, mang lại năng suất cao hơn và cung cấp gen hiệu quả hơn.

Tóm lại, trong khi PEI tuyến tính từ lâu đã là một công cụ có giá trị để cung cấp gen, tiềm năng của nó đã bị hạn chế bởi độc tính tế bào và hiệu quả chuyển gen không tối ưu trong một số ứng dụng nhất định. Thông qua việc sử dụng các chiến lược thiết kế và sửa đổi phân tử tiên tiến, Yeasen Công nghệ sinh học đã phát triển một loại dẫn xuất PEI mới có đặc tính hiệu suất được cải thiện.

Công thức mới này không chỉ làm giảm độc tính và cải thiện khả năng tương thích sinh học mà còn mang lại những cải thiện đáng kể về hiệu quả chuyển gen, khiến nó trở thành ứng cử viên đầy hứa hẹn cho cả ứng dụng nghiên cứu và điều trị. Khi công nghệ cung cấp gen tiếp tục phát triển, biến thể PEI mới này mang đến một bước tiến thú vị trong hành trình phát triển các hệ thống cung cấp gen an toàn hơn, hiệu quả hơn cho nhiều ứng dụng y sinh học.

Trích dẫn

[1] Holger Petersen, Petra M. Fechner, Dagmar Fischer và Thomas Kissel. Tổng hợp, đặc tính và khả năng tương thích sinh học của copolymer khối polyethylenimine-graft-poly(ethylene glycol). Đại phân tử 2002, 35, 6867-6874.

[2] M Hashemi, BH Parhiz, A Hatefi và M Ramezani. Polyethyleneimine biến tính với histidine–lysine short peptides như là chất mang gen.Liệu pháp gen ung thư (2011) 18, 12–19.

[3] N Mohammadi, N Fayazi Hosseini, H Nemati, H Moradi-Sardareh, M Nabi-Afjadi, GA Kardar. Xem xét lại các đặc tính và hệ thống phân phối gen ung thư dựa trên polyethylenimine đã sửa đổi.Âm lượng 62, trang 18–39, (2024).

Yêu cầu mẫu