Development of a Gene Delivery System Composed of a Cell-Penetrating Peptide and a Nontoxic Polymer,ACS Applied Bio Materials

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Development of a Gene Delivery System Composed of a Cell-Penetrating Peptide and a Nontoxic Polymer
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-09-25 , DOI: 10.1021/acsabm.0c00561
Obdulia Covarrubias-Zambrano ₁ , Tej B Shrestha _{2,

3} , Marla Pyle ₃ , Maria Montes-Gonzalez ₁ , Deryl L Troyer ₃ , Stefan H Bossmann _{1,

4,

5}

Affiliation

Major concerns have arisen with respect to using viral vectors for gene therapies. Collateral effects include cancer resistance, development of new cancers, and even systemic deaths. For this reason, researchers have focused on the alternative of using nonviral nanocarriers for gene therapy. In this study, a gene delivery nanocarrier was developed, comprising a cell-penetrating peptide called WTAS as a primary nanocarrier and a poly(β-amino ester) (PBAE) polymer as a secondary nanocarrier. Here, the PBAE polymer is used to protect the WTAS peptide from early degradation while further facilitating the transportation into cells. WTAS is a peptide that penetrates cell nuclei within a few minutes after exposure, which makes it an ideal candidate to transport genetic materials. The PBAE–WTAS nanocarrier was assembled and tested against three cell lines (NSC, B16F10, and GL26). Cytotoxic studies demonstrated the relatively low toxicity of the PBAE–WTAS nanocarrier and PBAE–WTAS loaded with green fluorescent protein (GFP) plasmid DNA (pDNA@PBAE-WTAS) against all three cell lines. Cell transfection experiments were carried out using GL26 cells. These studies demonstrated a very high transfection rate of PBAE–WTAS loaded with GFP plasmid DNA, leading to virtually complete transfection (> 90%). In conclusion, we report a very promising gene delivery nanocarrier, which can be further modified to transport a variety of genetic materials for targeted therapy of multiple diseases.

中文翻译：

由细胞穿透肽和无毒聚合物组成的基因传递系统的开发

关于使用病毒载体进行基因治疗的主要问题已经出现。附带影响包括抗癌性、新癌症的发展，甚至全身性死亡。出于这个原因，研究人员专注于使用非病毒纳米载体进行基因治疗的替代方案。在这项研究中，开发了一种基因传递纳米载体，包括一种称为 WTAS 的细胞穿透肽作为主要纳米载体和聚（β-氨基酯）（PBAE）聚合物作为次要纳米载体。在这里，PBAE 聚合物用于保护 WTAS 肽免于早期降解，同时进一步促进转运到细胞中。WTAS 是一种肽，可在暴露后几分钟内穿透细胞核，这使其成为运输遗传物质的理想候选者。组装 PBAE-WTAS 纳米载体并针对三种细胞系（NSC、B16F10 和 GL26）进行测试。细胞毒性研究表明，PBAE-WTAS 纳米载体和装载有绿色荧光蛋白 (GFP) 质粒 DNA (pDNA@PBAE-WTAS) 的 PBAE-WTAS 对所有三种细胞系的毒性相对较低。使用GL26细胞进行细胞转染实验。这些研究表明，载有 GFP 质粒 DNA 的 PBAE-WTAS 的转染率非常高，导致几乎完全转染（> 90%）。总之，我们报告了一种非常有前途的基因递送纳米载体，它可以进一步修饰以运输多种遗传物质，用于多种疾病的靶向治疗。细胞毒性研究表明，PBAE-WTAS 纳米载体和装载有绿色荧光蛋白 (GFP) 质粒 DNA (pDNA@PBAE-WTAS) 的 PBAE-WTAS 对所有三种细胞系的毒性相对较低。使用GL26细胞进行细胞转染实验。这些研究表明，载有 GFP 质粒 DNA 的 PBAE-WTAS 的转染率非常高，导致几乎完全转染（> 90%）。总之，我们报告了一种非常有前途的基因递送纳米载体，它可以进一步修饰以运输多种遗传物质，用于多种疾病的靶向治疗。细胞毒性研究表明，PBAE-WTAS 纳米载体和装载有绿色荧光蛋白 (GFP) 质粒 DNA (pDNA@PBAE-WTAS) 的 PBAE-WTAS 对所有三种细胞系的毒性相对较低。使用GL26细胞进行细胞转染实验。这些研究表明，载有 GFP 质粒 DNA 的 PBAE-WTAS 的转染率非常高，导致几乎完全转染（> 90%）。总之，我们报告了一种非常有前途的基因递送纳米载体，它可以进一步修饰以运输多种遗传物质，用于多种疾病的靶向治疗。导致几乎完全转染（> 90%）。总之，我们报告了一种非常有前途的基因递送纳米载体，它可以进一步修饰以运输多种遗传物质，用于多种疾病的靶向治疗。导致几乎完全转染（> 90%）。总之，我们报告了一种非常有前途的基因递送纳米载体，它可以进一步修饰以运输多种遗传物质，用于多种疾病的靶向治疗。

更新日期：2020-09-25

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