聚阳离子水溶性共聚物和将聚阴离子大分子跨生物屏障传递的方法技术

本发明专利技术提供具有大的水溶性和低毒性的聚阳离子接枝共聚物。所述共聚物被用来将药物和其他治疗物质送递给特异靶向细胞。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
将聚阴离子大分子跨生物屏障传递的方法专利技术背景1.专利
本专利技术涉及跨越生物屏障传递生物活性物质。更具体地说，本专利技术涉及强化聚阴离子大分子例如DNA，RNA，反义寡核苷酸和它们的类似物跨越生物屏障传递。2.技术背景它们治疗或治愈多种疾病的可能性高度促进了基因治疗和反义技术。基因治疗有可能治疗很多病毒疾病和遗传症状。已经发现了在原先不能治疗的疾病例如癌症，自身免疫疾病，囊纤维变性等起着作用的很多基因。随着发现涉及的基因，研究人员确定通过阻断超量表达的基因或通过提供功能障碍基因拷贝能治疗疾病。这些治疗经常需要施用DNA，RNA，反义寡核苷酸，和它们的类似物，来实现期望的细胞内作用。证明这些治疗策略阻断基因表达或者在细胞培养物中产生需要的蛋白质。但是，这些有希望的治疗的主要问题是体内应用它们的自适应。对于一种是体内有效的药物的化合物，该化合物一定要容易送递给患者，不从体内很快地清除，具有可耐受的毒性水平，并且能达到需要它在体内达到的位点。但是，大分子例如DNA，RNA，反义寡核苷酸和它们的类似物都具有相似的显著的药学问题。如果口服时这些化合物一般没有毒性，但是因为它们被消化和代谢而达不到期望的位点。注射这些聚阴离子大分子延长分子在体内的时间，但是不靶向需要的特定区域。此外，使它们在血液中快速降解并且从体内清除。因为DNA，RNA，和寡核苷酸是聚阴离子大分子，它们不容易跨越生物屏障。将这些材料传递到活细胞中是它们作为治疗药物的用途的主要障碍。需要有效基因和寡核苷酸送递系统与合适的细胞结合，通过胞吞作用内在化，从溶酶体释放，并且最后将完整游离的DNA或寡核苷酸送递给细胞核或原生质。换句话说，因为基因治疗和反义治疗大大依赖于实现核酸足量送递，来校正作用位点，和为了期望的时间结构。对于有效送递基因和寡核苷酸，已经尝试过很多不同的策略，包括病毒和非病毒系统。这些策略的每一个都有不同程度的成功。但是，它们中没有一个安全并有效到足以临床使用。毒性，转染效率，核酸(NA)降解和自由NA释放是对于所有的当前非病毒基因送递系统的引起争论的问题，包括脂质体和阳离子聚合物。在NA/载体复合体的稳定性和载体在靶细胞中释放NA的能力之间平衡非病毒送递系统的特殊问题。NA/载体复合体一定足以稳定来保持在循环系统中的稳定性，但是还不足以稳定到在靶位点释放自由NA。被用来使聚阴离子大分子进入细胞胞质的一个途径是使聚阴离子大分子复合成高聚阳离子聚合物，例如PEI。PEI是高聚阳离子聚合物。多年来在在普通方法中例如纸生产，洗发剂生产，和水纯化中使用它。最近，PEI变成在寡核苷酸和DNA送递中使用的最成功的聚阳离子载体之一。已经证明PEI在体外和体内是送递寡核苷酸和质粒的高效载体。PEI是线性和支化形式。因为它的高正电荷密度，作为PEI的铵基和核酸的磷酸根基团之间的协同静电相互作用的结果，PEI自发形成内聚电解质络合物(聚离子络合物)。充分确立了PEI转染各种各样的细胞的能力。与其他聚阳离子载体相比，证明PEI在保护胞吞作用之后抗核酸降解和将核酸释放到胞质中是好得多的。不同的实验室已经揭示了转染机理，但是仍然不十分清楚。络合物或PEI缓冲溶酶体的酸性pH，保护核酸降解并且引起囊泡的渗透性溶胀/破裂。囊泡破裂将核酸释放到胞质中。假设细胞聚阴离子分子置换作用一般促进游离核酸从阳离子聚合物离解。相信PEI的质子化导致聚合物网路由于分子内电荷排斥而膨胀。但是，PEI不是完美的转染试剂。例如，PEI/NA络合物通常在生理缓冲液中产生严重的聚集作用。此外，络合物在血清的存在下表现出有限的稳定性，并且在全身施用之后从血液中快速清除。此外，始终发现PEI在体外和体内都是有毒性的。这些性质显著限制了PEI的生物医学应用。为了部分克服PEI的毒性作用和PEI/NA络合物在生物缓冲液中的聚集问题，将聚合物与亲水性和疏水性基团偶联或者接枝。用PEG对PEIs接枝产生在含水缓冲液中能形成相对稳定的DNA复合体的共聚物。但是，这些系统的转染活性比没有修饰的PEI(25kDa)的转染活性低得多。部分丙酰基酰化的线性PEI(50kDa和200kDa)也表现出低毒性，但是这种修饰危害转染活性。结合靶向基团，例如转铁蛋白，甘露糖，和半乳糖，提高向靶组织的转染效率，但是仍然没有解决与高分子PEIs相关的内在毒性问题，因为高分子PEIs被用作获得有效转染活性的前体。小的PEIs毒性小得多，但是令人遗憾的是发现低分子量PEIs(小于2,000道尔顿)在各种条件下不产生或者产生非常低的转染活性。着眼于上述情况，提供将聚阴离子大分子送递到靶细胞的方法在本领域是一个进步。提供一种能有效地运输聚阴离子大分子跨越生物屏障的载体分子是另一个进步。如果载体分子与现行可获得的化合物相比具有减小的毒性，则实现进一步的进步。如果载体/大分子复合体稳定表现出血清稳定性，则是另一个进步。如果载体/大分子复合体在靶细胞中容易解离，则是另一个进步。提供能定向于特定组织或细胞类型的载体分子是另一个进步。本专利技术概述本专利技术提供一类新的能用作将聚阴离子大分子送递给细胞的载体分子的聚阳离子接枝生物相容共聚物。两个或多个聚阳离子聚合物片段通过连接基团(linkers)与生物相容亲水性主链聚合物共价连接。与主链聚合物键合的聚阳离子聚合物片段的数目可以在大约4至大约100范围内。发现大约8至大约15范围内聚阳离子片段的数目能被成功地用来结合聚阴离子大分子，并且运送聚阴离子大分子跨越生物屏障，例如细胞壁或质膜。很多种生物相容聚合物可以被用作主链聚合物。主链聚合物可以是，例如，聚乙二醇(PEG)，聚(N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺)，或者其共聚物。同样各种各样的聚阳离子聚合物可以连接主链聚合物。聚阳离子聚合物可以是，例如，聚烷基胺(PAM)，聚氮丙啶(PEI)，聚赖氨酸(PL)，多肽，壳聚糖，多糖，或者其共聚物。载体分子还可以包括至少一个与生物相容亲水性主链或者与聚阳离子聚合物连接的靶向部分(targeting moiety)。可以选择靶向部分来结合特定生物物质或位点。因此，可以以它与特定细胞类型或特定组织中表达的分子结合的能力为基础来选择靶向部分，使得聚阴离子大分子选择性送递给细胞或组织。这样的靶向部分可以包括配体，抗原，半抗原，生物素，凝集素，半乳糖，半乳糖胺，蛋白质，组蛋白，多肽，脂质，碳水化合物，维生素，和它们的组合。载体分子还可以包括至少一种与生物相容亲水性主链或者与聚阳离子聚合物连接的裂解剂。可以选择裂解剂分解生物膜，例如细胞，内体，或者核膜，从而使聚阴离子大分子释放到细胞的胞质或细胞核中。这样的裂解剂可以包括病毒肽，细菌毒素，溶菌作用肽(lyticpeptide)，aleveolysin，bifermentolysin，boutulinolysin，capriciolysin，cereolysin O，chauveolysin，histolyticolysinO，肺炎球菌溶血素，sealigerolysin，septicolysin O，sordellilysin，streptoslysin O，tenaolysin或苏云金菌溶素O，及其活性片段。如上所述，聚阳离子聚合物通过连接基团与生物相容主链聚合物共价本文档来自技高网...

【技术保护点】
运送聚阴离子大分子跨越细胞生物屏障的载体，包括：生物相容亲水性主链聚合物；和两种或几种通过连接基团与生物相容亲水性主链聚合物共价连接的聚阳离子聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王来新，
申请(专利权)人：真塔萨卢斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]