新型和改进的骨骼肌药物递送分子

东京都立大学的研究人员创造了一种新的药物递送分子，这是一种两性离子聚合物复合物，当注射到骨骼肌中时，可以帮助将质粒DNA带入细胞内，这是治疗性RNA和蛋白质表达的关键步骤。该研究发表在《生物材料科学》杂志上

新化合物有效地结合到质粒DNA上，而不影响其结构。通过注射到小鼠肌肉中，研究小组观察到广泛的基因表达

药物输送系统是我们这个时代许多临床突破的基础。例如，新冠肺炎疫苗使用脂质纳米颗粒包裹信使RNA（mRNA），并通过一种称为内吞作用的过程将其携带到细胞中；一旦进入，mRNA通过“内体逃逸”释放，然后被细胞机制“翻译”成抗原，引发免疫反应

但是，虽然这些方法已经成功使用，但仍有一些挑战需要克服，比如载体的不必要聚合。随着治疗方法的多样化，研究人员正在寻找新的递送方法，以实现更广泛的应用

由Asayama Shoichiro教授领导的东京都立大学的一个团队一直在研究使用多离子（带电荷的聚合物）将质粒DNA（pDNA）携带到细胞中

质粒DNA可以转录为信使RNA或翻译成蛋白质，使其成为治疗的多功能载体。它们也恰好是带负电荷的聚合物，可以与带正电荷的聚离子结合

然而，简单地制造一个大的带正电的聚合物远非理想，因为它们的电荷可能会使它们对细胞有毒。最近的研究转向了两性离子，即一部分带正电荷，另一部分带负电荷的化合物

现在，该团队已经设计出第一种具有咪唑鎓阳离子（正电荷）的两性离子聚合物化合物（CA-PVIm），该化合物可以与pDNA复合

咪唑基团具有在原子环上涂抹正电荷的优点，这使它们很有可能与pDNA强烈结合。带负电荷的部分由短烃链隔开的羧基组成；这些以不同的比例加入聚合物链中

在初步实验中，他们发现他们的新化合物在溶液中有一层结合的水分子，这可能会使它们具有生物惰性。与pDNA混合，使用一种按长度分离DNA化合物的方法表明pDNA可以成功地与CA-PVIm复合。其他测量结果也表明，pDNA的复杂层次结构得以保留

研究小组将他们的化合物注射到小鼠的肌肉组织中进行测试。与裸pDNA相比，他们发现pDNA的基因表达范围大大扩大

这清楚地表明，它们的聚离子被吸收到细胞中并经历内体逃逸。他们还确定了一种最佳化合物，其中7%的可用位点带负电荷（CA（7）-PVIm），效果最佳

由于它可以在大块肌肉上运送货物，该团队的发现有望为严重的肌肉疾病提供新的治疗方法 More information: Ren Misaizu et al, Diffusive delivery of plasmid DNA using zwitterionic carboxyalkyl poly(1-vinylimidazole) into skeletal muscle in vivo, Biomaterials Science (2024). DOI: 10.1039/D4BM00510D

Journal information: Biomaterials Science