革命性的PEI介導的基因遞送，以提高轉染效率

釋放基因傳遞的全部潛力 Yeasen 生物技術的創新 PEI （聚乙烯亞胺）衍生物。這種先進的基因傳遞工具透過減少 細胞毒性 並提升 轉染效率。

主要優點：

• 高穩定性： 獨特的 氫鍵 和 疏水修飾 增強PEI/核酸複合物的穩定性，確保 可靠的轉染。
• 降低毒性：降低陽離子密度，最大程度減少 細胞膜損傷，提供更安全、更有效的遞送。
• 改善轉染：更高 細胞活力 高效率 AAV 生產，非常適合治療和研究應用。
• 更聰明的設計： 前沿 人工智慧分子動力學 和 高通量篩選 優化性能。
• 大幅降低成本

Yeasen先進的 PEI 配方提供卓越的 基因轉染 結果，確保可靠和高產 AAV 生產，非常適合體內應用和 生物醫學研究。

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線性聚乙烯亞胺（PEI）早已被認為是一種多功能且有效的基因傳遞載體。它的線性結構以及高密度的氮原子使其具有與帶負電荷的核酸（如DNA和RNA）相互作用的固有能力。這種高密度的陽離子電荷使 PEI 成為一種有效的質子海綿，這個術語用來描述其在酸性環境中吸收質子的能力，這對於其作為基因傳遞工具的功能至關重要。在核酸遞送方面，PEI 與核酸帶負電荷的磷酸骨架的靜電相互作用促進了穩定的 PEI /核酸複合物的形成，從而保護核酸免受生物系統中核酸酶的降解。這些複合物在確保轉染過程中核酸的穩定性和功能性方面發揮關鍵作用。

一旦形成，這些 PEI/核酸複合物就會表現出增強的與細胞膜相互作用的能力。帶正電荷的 PEI 複合物與帶負電荷的細胞表面之間的靜電吸引力有利於它們的黏附，而隨後的內吞作用則使細胞內化。進入細胞後，內體內的低 pH 值會觸發 PEI 的質子化，導致反離子湧入內體以中和電荷不平衡。結果，水分子被吸入內體，導致滲透壓增加。這種上升的滲透壓最終導致內體膜破裂，這現象促進了 PEI/核酸複合物釋放到細胞質中。這個過程被稱為“質子海綿效應”，是 PEI 介導的轉染實現高效率的關鍵機制。

儘管線性 PEI 具有令人印象深刻的轉染能力，但使其成為有效的基因傳遞載體的高陽離子電荷密度也可能導致細胞毒性。 PEI 的正電荷與細胞膜和細胞內結構中帶負電荷的成分相互作用，對細胞造成潛在損害。因此，PEI 在基因傳遞系統中應用的挑戰之一在於其毒性，這會嚴重阻礙其治療潛力。因此，優化 P​​EI 的分子量和濃度對於最大限度地降低毒性同時確保維持高轉染效率至關重要。

圖2. PEI修飾分子篩選。

為了解決毒性問題並進一步提高 PEI 的性能，研究人員探索了各種修改和改進分子​​的策略。其中最有前景的方法是透過化學修飾來開發 PEI 衍生物，包括聚乙二醇化 [1]，該過程涉及將聚乙二醇 (PEG) 鏈與 PEI 分子結合。研究表明，聚乙二醇化可以降低 PEI 基載體的免疫原性並增強其在生物系統中的溶解度，從而提高其生物相容性和穩定性。此外，人們還探索了其他化學改質[2, 3]，例如引入疏水性基團或優化聚合物鍊長，以提高聚乙烯亞胺的傳輸效率和安全性。

認識持續創新的必要性， Yeasen 生物技術利用先進的技術平台，包括人工智慧（AI）分子動力學模擬和分子對接技術，設計了一系列新型PEI衍生物。這些計算方法可以有效地探索分子層面的潛在修飾，從而能夠識別具有改善的生物活性、穩定性和安全性的有前景的 PEI 衍生物。透過高通量篩選，評估了這些修飾的 PEI 候選物的轉染潛力，並對錶現出良好活性的候選物進行了廣泛的結構優化和體外細胞實驗。這一嚴格的過程促成了具有增強性能的先導化合物的鑑定。

這項研究和開發努力的最終結果是創造了一種新的 PEI 變體，它擁有獨立的智慧財產權並且與傳統的 PEI 配方相比有顯著的改進。這種創新的 PEI 衍生物解決了與基因傳遞相關的幾個關鍵挑戰，包括細胞毒性、轉染效率和生物相容性。

1. 新開發的 PEI 衍生物的主要特性包括精心降低的陽離子密度，這顯著降低了細胞毒性，同時保持了有效的核酸結合和轉染效率。這種修改增強了轉染試劑的整體安全性，使其更適合於細胞毒性可能是主要問題的體內應用。
2. 此外，這種新型 PEI 變體的結構設計在轉染複合物和核酸之間引入了氫鍵，補充了通常負責複合物形成的靜電相互作用。這種修改提高了 PEI/核酸複合物的穩定性，確保了更可靠的轉染結果。
3. 此外，新型PEI衍生物的修飾基團具有疏水特性，可增強轉染複合物與細胞膜的融合。這種結構調整促進了轉染複合物被細胞有效攝取，從而提高了整體的轉染效率。這些雙重修飾——降低陽離子密度和引入氫鍵和疏水特性——結合起來，創造出更穩定、生物相容性和更有效率的基因傳遞載體。

圖 4. 與領先的競爭對手相比，Ultra PEI AAV 表現出最高的病毒載體產量。 AAV2、AAV5、AAV8 和 AAV9 在懸浮 293F 細胞中產生，DNA 劑量為每百萬個細胞 1 µg。轉染後72小時收穫病毒，並分析病毒上清液。

圖 5。 Ultra PEI AAV 表現出在低 PEI 和質粒輸入下高效的病毒載體生產能力。 AAV9 在懸浮 293F 細胞中產生，每百萬細胞的 Ultra-PEI 輸入量不同（左，質粒輸入量：0.5 μg）或質粒輸入量不同（右，Ultra-PEI 輸入量 0.6 μL）。轉染後72小時收穫病毒。

與傳統 PEI 變體相比，這種新型超級 PEI 配方的性能已顯示出轉染效率和細胞活力的顯著改善。改良的 PEI 對於腺相關病毒（AAV）生產等應用特別有利，因為這些應用需要延長轉染複合物的暴露時間和降低質粒 DNA 輸入水平。透過增強轉染複合物的穩定性並提高其細胞膜融合能力，這種新的 PEI 配方可以滿足 AAV 生產的嚴格要求，從而實現更高的產量和更有效的基因傳遞。

總之，雖然線性 PEI 長期以來一直是基因傳遞的寶貴工具，但其潛力因在某些應用中的細胞毒性和不理想的轉染效率而受到限制。透過採用先進的分子設計和修飾策略， Yeasen 生物技術開發出了一種具有增強性能特徵的新型 PEI 衍生物。

這種新配方不僅降低了毒性、提高了生物相容性，而且還顯著提高了轉染效率，使其成為研究和治療應用的有希望的候選藥物。隨著基因傳遞技術的不斷發展，這種新的 PEI 變異體在為各種生物醫學應用開發更安全、更有效的基因傳遞系統方面取得了令人興奮的進展。

引用

[1] Holger Petersen、Petra M. Fechner、Dagmar Fischer 與 Thomas Kissel。 聚乙烯亞胺接枝聚乙二醇嵌段共聚物的合成、特性分析及生物相容性。 大分子 2002, 35, 6867-6874。

[2] M Hashemi、BH Parhiz、A Hatefi 和 M Ramezani。組氨酸修飾聚乙烯亞胺–賴氨酸短肽作為基因載體。–19.

[3] N Mohammadi、N Fayazi Hosseini、H Nemati、H Moradi-Sardareh、M Nabi-Afjadi、GA Kardar。重新檢視聚乙烯亞胺基癌症基因傳遞系統的特性與改質。體積 62， 第 18 頁–39，（2024）。

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