一种基于核酸碱基衍生物的高分子基因转染载体及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种如式(1)所示的基于树形高分子骨架和核酸碱基基团的基因转染载体，其包括树形高分子和核酸碱基衍生物，所述核酸碱基衍生物与所述树形高分子表面共价连接。本发明还提供式(1)基因转染载体的制备方法以及作为核酸分子输送载体的应用。本发明基因转染载体的合成成本低廉，细胞毒性小，能有效且安全地将基因分子输送到细胞中，可作为兼具高效、低毒、低成本等优点的基因转染载体，具良好应用前景。
【专利说明】—种基于核酸碱基衍生物的高分子基因转染载体及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子化学、有机合成以及生物材料【技术领域】，具体涉及一种新的基于核酸碱基衍生物的高分子基因转染载体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]基因转染是指将外源基因导入细胞，从而获得新的遗传性状的过程。基因转染载体是基因转染技术的核心，理想的基因转染载体应具备如下特点:高转染效率，低细胞毒性，生物安全性好，价格低廉等。当前使用的基因转染载体主要包括病毒类载体和非病毒类载体。主要的应用研究仍采用转染效率高的病毒类载体，但病毒类载体存在携带基因能力有限以及安全性隐患等问题。
[0003]聚酸胺-胺树形高分子(polyamidoamine,PAMAM)是 Tomalia D.A.于 1985 年首次报道的具有几何分支的椭圆形结构的树形大分子，其高效低毒安全的特点已经在基因转染中被广泛研究和应用，得到了人们的广泛关注。1993年，Meijer等用外向发散法合成出来的聚丙烯亚胺(PPI)树形高分子首次实现了大规模合成和商业化，为树形高分子的广泛研究和应用奠定了基础。树形高分子的特殊结构使其易于结合基因质粒片段，并且其内部三级胺结构可以起到“质子海绵”的作用，促进其在细胞内涵体的逃逸行为，确保基因在细胞内的稳定性。近年来，将树形高分子表面氨基进行化学修饰成为主要修饰形式之一。例如在表面氨基上共价连接环糊精、氨基酸、PEG等修饰基团，可以获得相对较好的基因转染效果。还有一类修饰方案是在树形高分子表面氨基上修饰生物素、糖基、多肽片段和蛋白质等基团，可以使载体具有靶向转染效果。这些修饰方式可以优化增强树形高分子基因转染效果同时提高细胞相容性。目前，以聚酰胺-胺树形高分子为基础的基因转染载体如Supcrfcct'*1和Priofect,?已经成功商业化应用。但是,基于树形高分子的基因转染载体有比较复杂的合成路线、高昂的材料成本以及高的细胞毒性，仍然是制约这些材料在生物医学领域广泛应用的主要因素。`
【发明内容】
[0004]本发明克服现有技术普遍存在的含有氨基的聚合物基因转染材料不足的问题，本发明创新地提出了一种基于树形高分子和核酸碱基衍生物的基因转染材料，是由核酸碱基衍生物共价连接到树形高分子表面，形成基于含有氨基的聚合物和核酸碱基作为修饰基团的基因转染材料，可作为易于合成、转染效果稳定、高效、安全、价格低廉的基因转染载体进行应用。本发明制备方法利用一系列树形高分子作为骨架，然后核酸碱基衍生物共价连接到树形高分子表面制备而成的基因转染载体，获得同时具备合成简易、高转染效率、低毒、低成本的基因转染载体。
[0005]本发明提供一种基因转染材料，即基于核酸碱基衍生物的高分子基因转染材料，其包括树形高分子骨架和核酸碱基衍生物，所述核酸碱基衍生物与所述树形高分子表面共价连接；即所述树形高分子的伯胺基团与核酸碱基衍生物通过化学反应相连。
[0006]本发明基因转染材料的结构如式⑴所示:
[0007]R-(Y-S)x
[0008]式(I)
[0009]式(I)中，Y为NH基团，S为核酸碱基衍生物基团，R为树形高分子，X为核酸碱基衍生物的数量,为1-1024的整数；
[0010]其中，所述S如式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)所示:
[0011]
【权利要求】
1.一种基于核酸碱基衍生物的高分子基因转染材料，其特征在于，其包括树形高分子和核酸碱基衍生物，所述核酸碱基衍生物与所述树形高分子表面共价连接；所述基因转染材料的结构如式(I)所示:
R-(Y-S)x
式⑴ 式(I)中，Y为NH基团，S为核酸碱基衍生物基团，R为树形高分子，X为1-1024的整数。
2.如权利要求1所述的基因转染材料，其特征在于，所述S如式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)所示:
3.如权利要求1所述的基因转染材料，其特征在于，所述R为聚酰胺-胺树形高分子或聚丙烯亚胺树形高分子，如式(7)或式(8)所示:
4.一种式(I)所示的基因转染材料的制备方法，其特征在于，将所述核酸碱基衍生物和所述树形高分子溶解于水或有机溶剂，加入碱，搅拌充分反应后冷却，得到所述基因转染材料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述核酸碱基衍生物为2-溴嘧啶，6-氯嘌呤，2-氨基-6-氯嘌呤，6-氯胸腺喃唳，或6-氯尿喃唳。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇，乙醇，二甲亚砜，N，N- 二甲基甲酰胺，或四氢呋喃。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碱为碳酸氢钠，三乙胺，N，N-二异丙基乙胺。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述反应时间为I~120小时。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为O~150摄氏度。
10.式(I)所示的基因转染材料作为核酸分子的输送载体的应用。
11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述核酸是DNA、siRNA,shRNA、或修饰的核酸。
12.一种复合物，其特征在于，包括含有如权利要求1所述的基于树形高分子和核酸碱基衍生物基 团的基因转染材料和核酸，由所述式(I)基因转染材料携带所述核酸。
【文档编号】C12N15/87GK103804694SQ201410037597
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】王辉, 程义云 申请人:华东师范大学