我單位關于含氟多肽基因載體的PET顯像研究獲得新成果
我所分子影像中心楊敏研究員團隊與華東師范大學程義云教授等合作，首次利用正電子發射斷層掃描成像技術（PET）對含氟多肽基因載體進行了活體、動態示蹤。近期，這一研究新成果發表在工程技術類一區期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
關于疾病基因治療的近期研究表明，含氟烷基鏈具有生物惰性、化學穩定性等特點，且兼具疏水和疏油的特性，這類含氟高分子材料具有高效的跨膜能力和抗血清干擾能力，是一類性能優異的基因遞送載體。此外，含氟烷基鏈在水溶液中具有很高的自聚集傾向，從而可以提高聚合物/核酸復合物的穩定性，降低轉染復合物中聚合物的劑量。因而，含氟高分子載體被廣泛應用于生物分子如基因、蛋白質、多肽的胞內遞送。但是，這類聚合物載體在體內如何分布、遷移、代謝和排泄，如何奏效等仍然未知。
我所楊敏研究員、王辛宇副研究員與華東師范大學程義云教授等合作，選擇一種天然存在、低分子量（約4000Da）、可生物降解的聚合物?-聚-L-賴氨酸（PLL）作為多肽基因載體，對其進行氟化修飾得到氟化PLL（F-PLL），能夠將PLL對EGFP質粒的轉染效率提升至60%以上，明顯優于商品化轉染試劑Lipo2000等。團隊以烷基鏈修飾的PLL作為對照材料進行對比研究后發現，氟化PLL的轉染效率提高主要得益于氟效應而非其疏水性。
圖1. 氟化修飾顯著提高聚賴氨酸的基因轉染效率
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（A）PLL, PLL-7Fn, PLL-4C9, 和PLL-6C9的化學結構式。 |
進一步研究發現，放射性核素18F可以通過鹵素置換反應在氟化PLL（F-PLL）上進行標記，標記后不改變其化學結構及生物活性。PET顯像顯示，氟化修飾的PLL在肝臟中可以快速清除，其肝臟攝取率隨氟鏈修飾數量從5增加到9而有所升高，但是當氟鏈修飾數量分別達到9和13的時候肝臟攝取率幾乎沒有差別。
圖2. 放射性18F標記的PLL-7F5、PLL-7F9和PLL-7F13的PET成像和部分臟器中的分布
這些研究結果表明，在PLL上進行氟化修飾不僅可以極大地提高其基因轉染效率，而且還可通過PET成像揭示基因載體在體內的運動規律，能對活體基因遞送過程的安全性和有效性起指導性作用。
圖3. 氟化聚賴氨酸的制備過程和18F放射性標記氟化聚賴氨酸多肽用于體內PET成像的示意圖
文章信息：
In vivo Tracking of Fluorinated Polypeptide Gene Carriers by Positron Emission Tomography Imaging
Xinyu Wang, Guangyu Rong, Junjie Yan, Donghui Pan, Lizhen Wang, Yuping Xu, Min Yang*, and Yiyun Cheng*
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, DOI: 10.1021/acsami.0c11967
Publication Date: September 17, 2020
Copyright © 2020 American Chemical Society
（分子影像中心）
