Branched polyethylenimine-grafted-carboxymethyl chitosan copolymer enhances the delivery of pDNA or siRNA in vitro and in vivo

doi:10.2147/IJN.S50911

.2013:8:3663-77.

doi:10.2147/IJN。S50911。 Epub 2013年9月26日。

支化聚乙烯亚胺接枝羧甲基壳聚糖共聚物增强体内外pDNA或siRNA的传递

Seong-Cheol公园¹, Joung-Pyo Nam公司, 金英敏, 金俊浩, Jae Woon Nah先生, Mi-Kyeong Jang（米京江）

附属公司

PMID： 24106426
预防性维修识别码： PMC3792010
内政部： 10.2147/IJN号。S50911号

支化聚乙烯亚胺接枝羧甲基壳聚糖共聚物增强体内外pDNA或siRNA的传递

Seong-Cheol公园等。国际纳米医学杂志. 2013.

.2013:8:3663-77.

doi:10.2147/IJN。S50911。 Epub 2013年9月26日。

作者

Seong-Cheol公园¹, Joung-Pyo Nam公司, Young-Min Kim（金永民）, 金俊浩, Jae-Woon Nah公司, Mi-Kyeong Jang（米京江）

附属

¹韩国松川国立大学高分子科学与工程系生物医学高分子实验室。

PMID： 24106426
预防性维修识别码： PMC3792010
内政部： 10.2147/IJN号。S50911号

摘要

为了制备良好的基因转染载体，通过增加与O-羧甲基壳聚糖羧基偶联的支链聚乙烯亚胺（OCMPEI）的重量百分比，合成了O-羧基甲基壳聚糖-葡萄糖支链聚乙烯胺（OCMPEI）共聚物。这些带有质粒脱氧核糖核酸（pDNA）或小干扰核糖核酸的球形聚合酶直径分别为~200-300 nm或~10-25 nm，在正常细胞和肿瘤细胞中显示出显著的转染效率。特别是，pDNA转染后绿色荧光蛋白（GFP）的表达通过使用相同共聚物传递GFP特异性siRNA而有效抑制。优化后的共聚物和聚烯烃在体内外均无毒。使用内吞抑制剂来研究多聚酶的转染机制表明，这与大胞饮作用有关。在小鼠体内进行的一项研究显示，GFP在肺、肾和肝中的表达非常好。结果表明，本研究制备的OCMPEI共聚物是一种很有前景的体内外基因传递载体。

关键词：支链聚乙烯亚胺；壳聚糖；细胞毒性；内吞作用；基因转染。

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数字

图1
提出了合成OCMPEI共聚物的反应方案。**笔记：**LMWSC修改为OCMCh(A类)一氯乙酸。OCMPEI共聚物(B类)通过OCMCh的EDC/NHS活化羧基和bPEI的胺基之间的化学偶联反应合成了。**缩写：**bPEI，支链聚乙烯亚胺；二甲基甲酰胺；EDC，1-乙基-3-（30二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐；低分子量水溶性壳聚糖；NHS，N-羟基琥珀酰亚胺；邻羧甲基壳聚糖；OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺。

图3
pDNA/OCMPEI多聚酶凝胶阻滞试验。**笔记：**(A类)pDNA/OCMPEI多聚酶在重量比下的电泳迁移率变化分析。(B类)用DNase I处理pDNA/OCMPEI多聚酶（w/w:1:1和1:2）时的DNA酶保护试验(C类)肝素治疗后pDNA/OCMPEI多聚酶的DNA释放分析。**缩写：**脱氧核糖核酸；OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；pDNA，质粒DNA。

图4
pDNA/OCMPEI复合物的粒径和形态学观察。**笔记：**(A类)pDNA与5%OCMPEI复合(1), 10% (2), 15% (三)和20%(4)w/w比为16，并通过DLS进行分析。(B类)透射电镜观察到pDNA/OCMPEI多聚酶呈球形；(1–4)与中的百分比相同(A类).缩写：动态光散射；OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；pDNA，质粒脱氧核糖核酸。

图5
共聚物的细胞毒性及pDNA聚合酶对HEK293的溶血作用(A类)和人类红细胞(B类)分别是。**缩写：**bPEI，支链聚乙烯亚胺；OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；pDNA，质粒脱氧核糖核酸。

图6
pDNA/OCMPEI多聚酶在不同细胞中的基因转染效率。**笔记：**(A类)pEGFP基因以16的w/w比转染HCT119细胞中的多聚酶、游离OCMCh、游离bPEI和脂质体。(B类)pGL3 DNA复合物与OCMPEI共聚物、游离OCMCh、游离bPEI和脂质体在HEK293、HCT119和lovo细胞中的荧光素酶表达。**缩写：**bPEI，支链聚乙烯亚胺；脱氧核糖核酸；邻羧甲基壳聚糖；OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；pEGFP，编码绿色荧光蛋白的质粒DNA。

图7
siRNA/OCMPEI多聚酶的凝胶阻滞试验和形态学观察。**笔记：**(A类)siRNA的电泳迁移率(1)OCMPEI 5%(2) 10%, (三)15%，以及(4)20%，w/w比为1:1～1:16。(B类)使用TEM以1:8的w/w比对10%和15%的siRNA/OCMPEI进行形态学观察。**缩写：**O-羧甲基壳聚糖接枝支链聚乙烯亚胺；小干扰核糖核酸；TEM，透射电子显微镜。

图8
HCT 119细胞中10%和15%多聚酶siRNA/OCMPEI的基因沉默效率。**笔记：**(A类)用pEGFP/OCMPEI预处理的HCT 119细胞转染打乱的siRNA（600 ng）或GFP-siRNA（300 ng或600 ng）/OCMPEI10%和15%。2天后，荧光显微镜观察GFP基因沉默。(B类)GFP下调的Western blotting分析。车道1：不带pEGFP的控制；车道2：用pEGFP/OCMPEI 10%预处理；通道3：加扰siRNA/OCMPEI 10%；车道4:GFP-siRNA/OCMPEI 10%（300 ng）；车道5:GFP-siRNA/OCMPEI 10%（600 ng）；车道6：用pEGFP/OCMPEI 15%预处理；通道7：加扰siRNA/OCMPEI 15%；通道8:GFP-siRNA/OCMPEI 15%（600 ng），通道9:GFP-siRNA/OCMPEI 15%（600 ng.）。**缩写：**OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；小干扰核糖核酸；GAPDH，3-磷酸甘油醛脱氢酶；pEGFP，编码绿色荧光蛋白的质粒DNA；绿色荧光蛋白。

图9
静脉注射pEGFP/OCMPEI多聚酶对ICR小鼠的体内基因传递。**笔记：**通过小鼠尾静脉注射15%OCMPEI与30μg pEGFP（w/w为32:1）复合；5天后，全身(A类)和重要器官(B类)荧光成像。**缩写：**OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；pEGFP，编码绿色荧光蛋白的质粒DNA。

**图10**
内吞抑制剂对经pDNA/OCMPEI多聚酶处理的HCT119细胞摄取的影响。**笔记：**(A类)将内吞抑制剂（3μg/mL叠氮化钠、10μg/mL氯丙嗪、8μg/mL秋水仙碱和6μg/mL吲哚美辛）与HCT119细胞预培养1小时后，转染pEGFP/OCMPEI 10%，然后用FACSCalibur流式细胞仪分析细胞。(B类)使用荧光显微镜观察结果。**缩写：**异硫氰酸荧光素A；OCMPEI，O-羧甲基壳聚糖-支链聚乙烯亚胺；pDNA、质粒脱氧核糖核酸。

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