革命性的PEI介导的基因递送，以提高转染效率

释放基因传递的全部潜力 Yeasen 生物技术的创新型 PEI 聚乙烯亚胺衍生物。这种先进的基因传递工具通过减少 细胞毒性 并提升 转染效率。

主要优点：

• 高稳定性： 独特的 氢键 和 疏水修饰 增强PEI/核酸复合物的稳定性，确保 可靠的转染。
• 降低毒性：降低阳离子密度，最大程度减少 细胞膜损伤，提供更安全、更有效的递送。
• 改善转染：更高 细胞活力 高效 AAV 生产，非常适合治疗和研究应用。
• 更智能的设计： 前沿 人工智能分子动力学 和 高通量筛选 优化性能。
• 大幅降低成本

Yeasen先进的 PEI 配方提供卓越的 基因转染 结果，确保可靠和高产 AAV 生产，非常适合体内应用和 生物医学研究。

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线性聚乙烯亚胺 (PEI) 长期以来被认为是一种多功能且有效的基因传递载体。它的线性结构以及高密度的氮原子使其具有与带负电荷的核酸（如 DNA 和 RNA）相互作用的固有能力。这种高密度的阳离子电荷使 PEI 成为一种高效的质子海绵，这一术语用来描述其在酸性环境中吸收质子的能力，这是其作为基因传递工具的核心功能。在核酸传递方面，PEI 与核酸带负电荷的磷酸骨架的静电相互作用促进了稳定的 PEI/核酸复合物的形成，从而保护核酸免受生物系统中核酸酶的降解。这些复合物在确保转染过程中核酸的稳定性和功能性方面发挥着关键作用。

一旦形成，这些 PEI/核酸复合物就会表现出增强的与细胞膜相互作用的能力。带正电的 PEI 复合物与带负电的细胞表面之间的静电吸引力有助于它们的粘附，而随后的内吞作用则使细胞内化。进入细胞后，内体内的低 pH 值会触发 PEI 的质子化，导致反离子涌入内体以中和电荷不平衡。结果，水分子被吸入内体，导致渗透压升高。这种渗透压的升高最终导致内体膜破裂，这一现象有助于 PEI/核酸复合物释放到细胞质中。这个过程被称为“质子海绵效应”，是 PEI 介导的转染实现高效率的关键机制。

尽管线性 PEI 具有出色的转染能力，但使其成为如此有效的基因传递载体的高阳离子电荷密度也可能导致细胞毒性。PEI 的正电荷与细胞膜和细胞内结构中带负电荷的成分相互作用，对细胞造成潜在损害。因此，PEI 在基因传递系统中应用的挑战之一在于其毒性，这会严重阻碍其治疗潜力。因此，优化 PEI 的分子量和浓度对于最大限度地降低毒性并确保维持高转染效率至关重要。

图2. PEI修饰分子筛选。

为了解决毒性问题并进一步提高 PEI 的性能，研究人员探索了各种修改和改进分子的策略。这些方法中最有前景的是通过化学修饰开发 PEI 衍生物，包括聚乙二醇化 [1]，该过程涉及将聚乙二醇 (PEG) 链与 PEI 分子结合。研究表明，聚乙二醇化可通过降低 PEI 载体的免疫原性并增强其在生物系统中的溶解性来改善其生物相容性和稳定性。此外，还探索了其他化学修饰 [2, 3]，例如引入疏水基团或优化聚合物链长，以提高 PEI 的递送效率和安全性。

认识到持续创新的必要性， Yeasen 生物技术利用人工智能 (AI) 分子动力学模拟和分子对接技术等先进技术平台设计了一系列新型 PEI 衍生物。这些计算方法可以有效地探索分子水平上的潜在修饰，从而能够识别具有改进的生物活性、稳定性和安全性的有前景的 PEI 衍生物。通过高通量筛选，评估了这些修饰的 PEI 候选物的转染潜力，并对那些表现出良好活性的候选物进行了广泛的结构优化和体外细胞实验。这一严格的过程导致鉴定出具有增强性能的先导化合物。

经过研究和开发，我们最终研发出了一种新型 PEI 变体，该变体拥有独立知识产权，与传统 PEI 配方相比有显著改进。这种创新的 PEI 衍生物解决了与基因传递相关的几个关键挑战，包括细胞毒性、转染效率和生物相容性。

1. 新开发的 PEI 衍生物的主要特性包括精心降低的阳离子密度，这显著降低了细胞毒性，同时保持了有效的核酸结合和转染效率。这种修饰提高了转染试剂的整体安全性，使其更适合于细胞毒性可能是主要问题的体内应用。
2. 此外，这种新型 PEI 变体的结构设计在转染复合物和核酸之间引入了氢键，补充了通常导致复合物形成的静电相互作用。这种修饰提高了 PEI/核酸复合物的稳定性，确保了更可靠的转染结果。
3. 此外，新型PEI衍生物的修饰基团引入了疏水特性，增强了转染复合物与细胞膜的融合，这种结构调整促进了细胞对转染复合物的有效吸收，从而提高了整体的转染效率。这些双重修饰——降低阳离子密度和引入氢键和疏水特性——结合起来，创造出一种更稳定、生物相容性和更高效的基因传递载体。

图 4. 与领先的竞争对手相比，Ultra PEI AAV 表现出最高的病毒载体产量。 AAV2、AAV5、AAV8 和 AAV9 在悬浮 293F 细胞中产生，DNA 剂量为每百万细胞 1 µg。转染后 72 小时收获病毒，并分析病毒上清液。

图 5。 Ultra PEI AAV 表现出以低 PEI 和质粒输入实现高效的病毒载体生产。 AAV9 在悬浮 293F 细胞中产生，每百万细胞的 Ultra-PEI 输入量不同（左，质粒输入量：0.5 μg）或质粒输入量不同（右，Ultra-PEI 输入量 0.6 μL）。转染后 72 小时收获病毒。

与传统 PEI 变体相比，这种新型超级 PEI 配方的性能在转染效率和细胞活力方面有显著改善。改良的 PEI 特别有利于腺相关病毒 (AAV) 生产等应用，因为这些应用需要延长转染复合物的暴露时间并降低质粒 DNA 输入水平。通过增强转染复合物的稳定性并提高其细胞膜融合能力，这种新型 PEI 配方可以满足 AAV 生产的苛刻要求，从而提高产量并提高基因传递效率。

总之，尽管线性 PEI 长期以来一直是基因传递的重要工具，但其潜力受到其细胞毒性和某些应用中不理想的转染效率的限制。通过使用先进的分子设计和修饰策略， Yeasen 生物技术开发出了一种具有增强性能特征的新型 PEI 衍生物。

这种新配方不仅降低了毒性并提高了生物相容性，还显著提高了转染效率，使其成为研究和治疗应用的有希望的候选药物。随着基因传递技术的不断发展，这种新的 PEI 变体在开发更安全、更有效的基因传递系统以用于各种生物医学应用方面取得了令人振奋的进展。

引用

[1] 霍尔格·彼得森、佩特拉·M·费希纳、达格玛·费舍尔和托马斯·基塞尔。 聚乙烯亚胺接枝聚乙二醇嵌段共聚物的合成、表征及生物相容性。 大分子 2002, 35, 6867-6874。

[2] M Hashemi、BH Parhiz、A Hatefi 和 M Ramezani。用组氨酸改性聚乙烯亚胺–赖氨酸短肽作为基因载体。癌症基因治疗（2011）18，12–19.

[3] N Mohammadi、N Fayazi Hosseini、H Nemati、H Moradi-Sardareh、M Nabi-Afjadi、GA Kardar。重新审视基于聚乙烯亚胺的癌症基因传递系统的特性和改性。体积 62， 第 18 页–39，（2024）。

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