病毒具有天然嗜性﹐能夠自然感染細(xì)胞，將它們攜帶的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中,因此轉(zhuǎn)導(dǎo)效率比較高，目前基因療法中很多都使用了病毒載體，并已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段?，F(xiàn)使用的病毒主要有逆轉(zhuǎn)錄病毒﹑腺病毒、腺相關(guān)病毒等。非病毒基因載體在基因轉(zhuǎn)染與表達(dá)的效率上沒(méi)有病毒載體高，但他們具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如低毒性、低免疫原性﹑無(wú)傳染性﹑合成制備方便、結(jié)構(gòu)靈活可控,已經(jīng)得到研究者的廣泛應(yīng)用，其中陽(yáng)離子聚合物是最主要的且研究最廣泛的非病毒基因載體之一。
陽(yáng)離子聚合物--聚乙烯亞胺（polyethyleminine，PEI)
聚乙烯亞胺是目前研究最廣泛的陽(yáng)離子聚合物非病毒基因載體，它是由單體(-CH,CH,-NH-)構(gòu)成的具有伯胺﹑仲胺和叔胺基團(tuán)的水溶性聚合物。PEI單體中每3個(gè)原子含1個(gè)氮，并構(gòu)成同的胺基。這些胺基的pKa值不同，使 PEI在較寬的pH范圍均可以被質(zhì)子化,這是PEI有較強(qiáng)的結(jié)合DNA和黏附細(xì)胞并作為基因轉(zhuǎn)導(dǎo)載體的重要原因。
分子量是決定其轉(zhuǎn)染效率重要因素，高分子量的PEI具有高效的基因轉(zhuǎn)染效率，但因?yàn)槠浯罅空姾傻拇嬖谝约胺巧锝到庑?，可以?dǎo)致細(xì)胞膜去穩(wěn)定化，顯示出較大的細(xì)胞毒性，低分子量的PEI(低于2kDa)毒性低，但基因轉(zhuǎn)染效率也隨之降低。在HeLa、COS7、293T和CHO四種細(xì)胞上評(píng)價(jià)交聯(lián)PEI作為基因載體體外轉(zhuǎn)染pGL3的效率。發(fā)現(xiàn)二硫鍵含量和PEI分子量大小決定了轉(zhuǎn)染效率。
不同分子量的PEI轉(zhuǎn)染效率不同
枝狀的 800 kD PEI 是首次報(bào)道的可用于多種細(xì)胞轉(zhuǎn)染的試劑，枝狀的 25 kD PEI（25B）用于 HEK293 細(xì)胞大規(guī)模瞬時(shí)轉(zhuǎn)染，其轉(zhuǎn)染效率較枝狀2 kD、600 kD、800 kD 或線狀 22 kD PEI（22L）的高。
有研究報(bào)道，比較了 3 種商品化的 PEI 轉(zhuǎn)染試劑 25 kD LPEI、40 kDPEI-Max、PEI pro，轉(zhuǎn)染 HEK293 和 CHO 細(xì)胞，PEI pro 的轉(zhuǎn)染效率低于 25 kD LPEI、40 kD PEI-Max，PEI pro 的毒性最強(qiáng)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，PEI-Max 的表達(dá)量?jī)?yōu)于 25 kD LPEI。
PEI 介導(dǎo)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)染中 DNA 和 PEI 比例一般為1:2 ~ 1:3（W/W），提高轉(zhuǎn)染試劑比例會(huì)提高轉(zhuǎn)染效率，但是隨之細(xì)胞毒性也會(huì)增加。另外轉(zhuǎn)染時(shí)的細(xì)胞密度、DNA-PEI聚合物的大小、培養(yǎng)基的組成等都會(huì)影響轉(zhuǎn)染效果。
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