[发明专利]一种用作非病毒基因载体的两亲性梳状SMA-PEI接枝共聚物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体而言，涉及一种用作非病毒基因载体的两亲性梳状聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺(SMA-PEI)接枝共聚物及其制备方法和用途，所述聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺接枝共聚物可将核酸分子输送至细胞中，并使其在细胞中表达基因编码产物或沉默靶基因表达。

背景技术

基因治疗是通过合适的载体将目的基因运送到特定的组织细胞内并使其在细胞内表达治疗蛋白或取代、修复缺陷基因，进而达到治疗疾病的目的，已成为目前最活跃的生物技术领域之一。裸核酸分子进入体液后会在血清中核酶的作用下迅速降解，从而难以在体液中稳定存在。而且，裸核酸分子的分子量大并带有大量负电，导致其难以有效地被细胞摄取。因此，寻求能够实现广泛基因表达的基因载体成为基因治疗在大规模临床应用中的关键问题。

病毒载体虽然具有较高的转染效率，但其潜在的毒性、免疫原性、插入突变、包装容量有限和难以大规模生产等问题限制了其在临床治疗中的应用。非病毒载体由于具有安全性高、免疫原性低、可携带大容量外源基因和具有大规模生产潜力等优点而受到越来越多的关注。目前非病毒载体主要包括阳离子脂质体和阳离子聚合物等。阳离子脂质体稳定性较差，在血清存在的条件下转染效率很低。阳离子聚合物能够通过正负电荷相互作用与核酸分子结合，并将其压缩为纳米级大小的粒子，同时由于阳离子聚合物中和了核酸分子的负电并具有“质子海绵”效应，因此为核酸分子的细胞摄取和内涵体逃逸提供了条件。目前，新型阳离子聚合物基因输送系统已成为非病毒基因载体选择开发的主要方向。

聚乙烯亚胺(PEI)是一种典型的阳离子聚合物，其在体内体外实验中均表现出很高的基因转染效率。PEI的分子量、表面电荷和缓冲能力是影响其基因转染效率和细胞毒性最重要的参数。高分子量PEI(如25kDa，PEI 25k)表现出较高的转染效率，但同时也产生了显著的细胞毒性。相反，低分子量PEI(如≤2kDa)毒性较低，但转染效率同样很低，不能单独作为基因载体。为了克服这一问题，一种方法是将低分子量PEI通过生物可降解的或环境响应性的材料连接在一起，形成较高分子量的PEI。另一种方法是将低分子量PEI连接到聚合物链上。这些由低分子量PEI形成的具有较高分子量的PEI接枝聚合物的转染效率相当高，且细胞毒性降低。

聚苯乙烯马来酸酐(SMA)是一种两亲性高分子，已被证明具有良好的生物安全性，及赋予宿主动物免疫强化的作用。目前，SMA已被用于化学制剂和聚合前药，从而提高药物的溶解度和稳定性，延长血浆半衰期，提高药物药动学和药效学参数，显示出很高的临床应用潜力，目前尚未见SMA用于基因输送的报道。因而，本发明人将SMA与低分子量PEI共价结合在一起，以期望在提高转染效率的同时降低毒性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种两亲性梳状聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺接枝共聚物，其通过将聚乙烯亚胺接枝到聚苯乙烯马来酸酐主链上而形成。所述两亲性梳状共聚物可用作非病毒基因载体。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺接枝共聚物的制备方法。

本发明的又一个目的是提供一种上述聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺接枝共聚物的用途。

本发明的还一个目的是提供一种复合物，所述复合物包括核酸和上述聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺接枝共聚物。

本发明的再一个目的是提供一种上述复合物的制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种将核酸输送至靶细胞中的方法。

根据第一个方面，本发明提供了一种两亲性梳状聚苯乙烯马来酸酐-聚乙烯亚胺接枝共聚物，其由分子量为0.2-10KDa的低分子量聚乙烯亚胺的伯胺对分子量为2-1000KDa的聚苯乙烯马来酸酐的酸酐进行胺解所形成。

本发明中，优选地，所述聚苯乙烯马来酸酐的分子量可为5-50KDa。

本发明中，优选地，所述聚苯乙烯马来酸酐中苯乙烯单元与马来酸酐单元的摩尔比可为3∶1-1∶3，更优选为2∶1-1∶2。

本发明中，优选地，所述聚乙烯亚胺的分子量可为0.4-2KDa。

本发明中，优选地，SMA-PEI的接枝度(即：与PEI反应的马来酸酐单元与总的马来酸酐单元的摩尔比)可为30％-80％，更优选为50％-80％。