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安徽理工大學(xué)王文新團隊 JACS:基于多環(huán)聚(β-氨基酯)的基因遞送系統(tǒng)
2023-07-31  來源:高分子科技

  基因治療因其治療多種疾病的前景而成為醫(yī)學(xué)研究的重要領(lǐng)域。然而,缺乏安全高效的基因遞送載體仍然是大規(guī)模臨床應(yīng)用的主要障礙。盡管病毒載體是高效的載體,但嚴重的安全問題,例如嚴重的免疫反應(yīng)、病毒成分的激活和有限的插入尺寸等,影響了其應(yīng)用。對于脂質(zhì)體載體,脂質(zhì)復(fù)合物在物理環(huán)境中的膠體穩(wěn)定性差。相反,聚合物載體具有多種優(yōu)點,包括易于操作、修飾和純化、廉價的合成和可擴展性、高轉(zhuǎn)染效率和低細胞毒性。這些特征使得聚合載體成為未來基因治療應(yīng)用的極有希望的候選者。


  與此同時,聚合物的拓撲結(jié)構(gòu)對基因傳遞效率至關(guān)重要,因此,探索新型聚合物結(jié)構(gòu)作為基因傳遞載體引發(fā)了廣泛興趣。本研究提出了一種新型的環(huán)化階段控制策略,可在不同步驟生長聚合(SGP)階段調(diào)節(jié)環(huán)化傾向。這一策略實現(xiàn)了三種不同環(huán)大小和循環(huán)拓撲的三維多環(huán)聚(β-氨基酯)(CPAEs)的構(gòu)建。首次利用熒光光譜和二維核磁共振譜驗證了三種CPAEs的獨特拓撲特性,包括不同環(huán)類型和末端基團空間分布等。其中AB的環(huán)尺寸偏小,且末端基團被包埋在分子內(nèi);而C主要為大尺寸的環(huán),末端基團懸掛在分子外側(cè)。



  基因轉(zhuǎn)染實驗結(jié)果顯示,相比其他環(huán)狀PAEs和支化PAE,大環(huán)PAEMCPAE,C)能顯著增強DNA的壓縮能力,其懸掛功能性末端極大促進了細胞攝取。此外,MCPAE的致密內(nèi)核能降低其降解速率,進而在溶酶體內(nèi)酸性條件下對DNA進行保護,最終提升轉(zhuǎn)染基因表達效率。具有不同末端的MCPAE-C、-G-M在轉(zhuǎn)染效率方面優(yōu)于市售最佳試劑Lipo 3000jetPEIXfect。此外,經(jīng)過優(yōu)化末端基團的MCPAE成功應(yīng)用于體外基因編輯,有效傳遞了編碼Cas9編輯系統(tǒng)的CRISPR-EXON80質(zhì)粒。



  該工作以“3D Macrocyclic Structure Boosted Gene Delivery: Multi-cyclic Poly(β-Amino Ester)s from Step Growth Polymerization”為題發(fā)表在《J Am Chem Soc》上。


  原文鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04191


課題組簡介


  王文新教授目前任職安徽理工大學(xué)合肥高等研究院“長江學(xué)者獎勵計劃”講席教授,并兼任安徽理工大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院學(xué)術(shù)院長。王教授2010年在歐洲組織工程和再生醫(yī)療國際協(xié)會(TERMIS-EU)年會上榮獲再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域青年科學(xué)家獎,在2011年榮獲由愛爾蘭國家自然科學(xué)基金委頒發(fā)的愛爾蘭科學(xué)基金會首席科學(xué)家獎,并在2014年獲得由蝴蝶寶貝關(guān)愛中心(DEBRA協(xié)會)頒發(fā)的杰出EB患者服務(wù)獎。王文新教授與他帶領(lǐng)的研究團隊主要從事高分子可控聚合方法的前沿機理和臨床應(yīng)用研究,具體為高分子可控聚合機理和動力學(xué)控制策略及其在生物功能材料設(shè)計與合成中的兩大方向應(yīng)用:組織工程學(xué)—水凝膠以及其他功能性生物材料單獨或結(jié)合干細胞療法在骨關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)軟骨缺損、骨缺損、牙科骨/軟組織修復(fù)、皮膚創(chuàng)傷修復(fù)等醫(yī)療方向的廣泛應(yīng)用;基因治療—十余年深耕研發(fā)報道多種高效聚合物結(jié)構(gòu)用于基因遞送,并通過可控聚合首次攻克和發(fā)明了超支化聚β氨基酯該大類材料家族用于遺傳物質(zhì)的體外和體內(nèi)遞送,并成功應(yīng)用于,包括EB基因替代和編輯療法等在內(nèi),多種擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核酸藥物的臨床轉(zhuǎn)化驗證。


  王文新教授的基礎(chǔ)研究以及商業(yè)化轉(zhuǎn)化工作獲得了國際同行的普遍認可和跟進研究報道,目前已發(fā)表230余篇學(xué)術(shù)論文,如Science Advances《科學(xué)進展》,Nature Communications《自然:通訊》,Nature Reviews Chemistry《自然綜述:化學(xué)》,JACS《美國化學(xué)協(xié)會會刊》,Angewandte Chemie《德國應(yīng)用化學(xué)》,Advanced Materials《先進材料》,Nano Letters《納米快報》,并參與編纂5本學(xué)術(shù)專著的部分章節(jié)。王教授的工作已相繼被多家國際知名媒體采訪和報道56次,如泰晤士報(Times),英國皇家學(xué)會的化學(xué)世界(RSC Chemistry World),美國的化學(xué)工藝(Chemical Processing),美國科學(xué)日報(Science Daily), RTE 愛爾蘭國家電視臺。在科研成果的轉(zhuǎn)化方面,王文新教授創(chuàng)建了應(yīng)用和轉(zhuǎn)化自己研發(fā)技術(shù)的5家生物技術(shù)公司,擁有34項發(fā)明專利,其中30項已有企業(yè)合作進行技術(shù)轉(zhuǎn)化。王文新教授現(xiàn)擔任27個國家研究委員會和基金會的評審專家和委員會成員。王教授還被11家國際同行評議雜志聘為編委。王文新教授已先后117次被國際會議和大學(xué)邀請作為主要報告人,并作為組織者、會議主席和召集人主辦了33次國際學(xué)術(shù)會議。


  課題組網(wǎng)站鏈接:http://www.wenxinwang.group/


  課題組長期招收高分子化學(xué)/計算機模擬方向的博士生(全獎)。歡迎對相關(guān)研究方向感興趣的同學(xué)郵件聯(lián)系wwxph@aust.edu.cnjing.lyu@ucd.ie。郵件主題注明“博士生申請”。

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