新型异官能团交联剂的设计合成及其在基因载体中的应用(4)

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要实现基因运载体成功转染细胞，需要克服许多屏障，主要有以下三点：①逃脱机体网状内皮系统的清除，如被巨噬细胞识别清除，同时，运载体-基因聚合物的巨大表面效应，可能会引起聚合物粒子间的相互吸引或吸附； ② 逃脱胞内溶酶体的吞噬，复合物与胞膜形成的核内体被溶酶体吞噬后，基因在溶酶体内如果不被保护而释放将会被酶解，这是基因转染效率高低的关键；③ 保证质粒DNA在胞质内不被降解，基因逃脱溶酶体后，能否在胞质内不被降解，并顺利进入核内，也影响基因的表达和功能的重要方面。

阳离子聚合物载体作为非病毒型载体之一，它具有优良的结合及保护DNA的能力，同时具有良好的靶向性及生物适应性，因此成为一个重要的基因载体研究对象。文献中报道了很多合成阳离子聚合物基因载体如聚乙烯亚胺[6] 、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚氨基酯[7,8] 、聚脒[9] 、壳聚糖[10-12]（chitosan ）、树枝状大分子（dendrimer）等类型。

1.2.1 病毒载体

天然的病毒具有无与伦比的侵染细胞的能力，因此病毒最早被改造并作为基因运载体。目前主要有四种病毒型载体：逆转录病毒载体[13]、腺病毒载体[14]、腺相关病毒载体[15,16]和单纯疤疹病毒载体[17]。病毒载体能转运遗传物质到多种细胞，但病毒载体存在自身无法克服的局限性,如能引起强烈的免疫反应，可能引发细胞癌变，制备困难，工艺复杂，价格昂贵，因而不利于进行大规模实验，除此之外病毒型载体可携带的外源基因大小有限，凡此种种，极大地制约了病毒型载体的应用范围。于是，非病毒型基因运载体系顺理成章地进入了研究者的视线。

1.2.2 非病毒载体

非病毒载体是利用非病毒型载体材料的物化性质来介导基因的转移。由于它具备无传染性，没有载体容量限制，材料来源广泛，化学结构可控制，且易于大量制备，在表达质粒、反义寡核苷酸或反义表达质粒真核细胞的靶向转移中，有着病毒载体不可替代的作用，所以受到越来越多的关注。常用作转染的非病毒载体有脂质体或脂类复合物、阳离子多聚物、壳聚糖载体聚合物、无机纳米粒子载体。

由于病毒型载体以及脂质体所存在的局限性，同时由于阳离子聚合物具有较高的安全性，不易引起免疫反应，对生物体较为友好，同时易于将DNA整合到载体上，且其结构易于通过相对简单的化学改造而显著降低其细胞毒性，而且价格相对病毒型载体低得多，就目前发展趋势而言,阳离子聚合物载体在作为基因运载体方面呈现显著优势。一般的，这类聚合物的结构特点为：它们的主链或侧链上都含有各种伯、仲、叔胺基等正电性基团，可以是有多种结构形态：树枝状，线性或分枝状[18]。这些聚合物比较容易进行结构改造，使这些聚合物可以方便有效地用于基因传递。

阳离子聚合物作为非病毒型基因载体有巨大的优势：它不会引起细胞突变或引发强烈的免疫反应；改变运载体粒径大小尺寸以及表面性质，就能改变运载体的胞内行为；为了满足不同需要，可灵活设计分子结构；可以控制遗传物质的释放速率[19]。近年来国外研究主要指向水溶性阳离子聚合物与基因能形成稳定的聚电解质复合物，并能模拟病毒结构穿透受体细胞膜，内化到胞浆质中，随后胞浆化的DNA被移植入细胞核，而阳离子聚合物载体降解并被吞食[20]。常见的人工合成型阳离子聚合物载体有聚乙烯亚胺（PEI)，树枝状大分子聚合物和环糊精修饰的聚合物等；天然的阳离子基因运载体主要有天然高分子氨基多糖等。为了改进基因运载体的性能，这些化合物自身以及其分子修饰后的衍生物均得到了广泛的研究。