天然源または単量体由来のポリマー
アミノ酸および糖類ベースの材料は、他の場所でより徹底的に見直されているように、核酸送達のために広範囲に検討されている。 これらの天然の構成要素は、細胞毒性が低減され、最適化された場合、完全に合成された生体材料と比較して優れた全体的な機能を有する可能性を有 ここでは、ペプチドベースおよび炭水化物ベースの核酸送達ポリマーを調査する（図10）。 29.7B）。
追求される最初のアミノ酸ベースのポリマーはpoly(Lys)であり、このカチオン性ポリマーの多くの反復は、PEIおよび上記の他の合成ポリカーションと同様の方法で ポリ（Lys）は効率的に核酸を複雑にすることができますが、そのトランスフェクション効率は低く、遺伝子発現を高めるためにクロロキンのような内 それにもかかわらず、ポリ（Lys）の初期の研究は、ポリプレックス製剤、細胞内輸送、およびエンドソーム脱出に関連する重要なメカニズムの洞察をもたらした。 ポリ（Lys）の臨床的約束は限られていますが、これらの初期の研究は現場に大きな影響を与えています。ポリ（ヒスチジン）（ポリ（His））は、遺伝子治療のためのいくつかの有用性を示している別のアミノ酸ベースのポリマーです。
ポリ（ヒスチジン）（ポリ（His））は、遺伝子治療のためのいくつかの有用性を示しています。 アミノ酸Hisにendosomal脱出のためのプロトンのスポンジの活動のポリ(His)に寄与する二次アミンを含んでいるイミダゾールRグループがあります。 LysとHisの両方を含むポリマーも組み合わせでうまく利用されています。 これらのハイブリッドポリマーでは、Lys上の一次アミンは、生理学的pHで完全にプロトン化され、カチオン性であり、DNAとの効率的な静電錯化を可能にする。 Hisからの二次アミンの下部pKbは、エンドソームの脱出のための相補的なプロトンスポンジ活性を提供する。 ポリ（Ｌｙｓ）に移植されたポリ（Ｈ Ｉ）を有するポリマーのトランスフェクション効率は，エンドソーム破壊剤クロロキンの添加によって有意に改善され，ポリマー単独ではまだ部分的にエンドソーム捕捉を起こしやすいことを示した。 His/LysポリマーおよびHis含有還元性ポリカーションの高度に分岐したアーキテクチャは、効率的にsiRNAを送達することが見出されている。 また、アミノ酸ベースのサブユニットを他の遺伝子治療システムに組み込んで、送達機能を強化した”ハイブリッド”を生産する前例もあります。 例えば、Hisはまた、そのエンドソームの脱出およびトランスフェクション効率を高めるためにキトサンを修飾するために使用されている（次の詳細に説
細胞浸透性ペプチド（CPPs）とpH応答性、融合性ペプチドは、それぞれ、細胞取り込みとエンドソーム脱出をトリガするために厳密に検討されているペプ これらのペプチドクラスは、多機能ポリマーおよびリポソーム送達システムの組み合わせおよび構成要素の両方として使用されている。 ほとんどのCPPおよびfusogenicペプチッドは細菌の毒素およびウイルスベクターから得られます、または自然発生するペプチッドの総合的な類似体です。 HIV-1のトランス活性化転写因子、およびショウジョウバエ由来のantennapediaペプチドは、よく研究されたCPPsの二つの例です。 これらのペプチドは、典型的にはカチオン性アミノ酸が豊富であり、その結果、様々なタイプの合成、アルギニンが豊富なCPPsはまた、生体高分子貨物細胞の取 ＣＰＰとｄｓＲＮＡ結合ドメインとの融合は、トランスフェクトが困難であると考えられる一次細胞にｓｉＲＮＡを送達するために使用されている。 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎ１ ０（Ｐｅｐｆｅｃｔと命名）およびＣＡＤＹ由来の他のＣｐｐは、効率的な細胞内送達のために設計されている。 腫瘍浸透とCPPsの融合は、癌遺伝子のサイレンシングを示している生成されているマウスでの生存改善された細胞の内在化をトリガするCPPsの能力は、プラスミドDNAとsiRNAを含む治療貨物のいくつかのクラスの配信のために活用されている（追加情報についてはCPPレビューを参照してください）。
融合性ペプチドは、エンドソーム膜を介して細孔と融合するか、または細孔を形成することができるpH応答性ペプチドである。
一例は、ジフテリア毒素であり、エンドソームに膜貫通孔を形成するサブユニットを有し、ジスルフィド結合毒素断片をサイトゾルに進入させることを可能にする。 別の例はhemagglutinin、細胞質にウイルスの遺伝物質を渡すためにpH依存したendosomal膜の融合を作成するインフルエンザ蛋白質です。 ペプチッドGALAは広く特徴付けられた総合的な、pH依存した、fusogenicペプチッドです。 ガラは膜の運輸の可能にする気孔を形作る酸性pHで脂質のbilayersに自己集合し、挿入します。 例えば、ＧＡＬＡは、ＰＡＭＡＭおよびリポソーム中に包装された核酸貨物の細胞質送達の効率を高めるために首尾よく適用されている。
多糖類キトサン、オリゴ糖様シクロデキストリン、および他の糖含有糖重合体の様々な核酸送達のための別のポリマークラスを表します。 例えば、天然の陰イオン性糖系ポリマーは、Ｐｒｏｋｏｐらによって報告されているように、反対電荷の高分子電解質の混合を介して誘発される自発的会合を介して熱力学的に安定な高分子電解質複合体（ＰＥＣ）Ｎｐに作製することができる。 . 典型的には、pec NPsは、アルギン酸塩またはコンドロイチン硫酸などのポリアニオン性コアポリマーと、塩酸スペルミンまたはポリ（メチレン-co-グアニジン）塩酸塩のようなコロナポリカーションとを混合することによって製造される。 この多極体ナノ粒子のアプローチは、特に膵島や抗原提示細胞などの遺伝子導入に通常難治性である細胞系では、in vitroでの遺伝子導入に有効であることが示されている。 さらに、PECコロナ表面は、細胞標的化を増加させ、非特異的取り込みを減少させるために、PEG-リガンド複合体で装飾することができる。
キトサンは、β(1→4)グリコシド結合を介して結合したグルコサミンとN-アセチルグルコサミン単位からなる多糖類であり、最も徹底的に研究されている糖ポリマーの一つである。 それがキチンから得られる回復可能な資源であるので、キトサンは”緑の”アプローチであることから寄与します。 この自然なポリマーはまた生物分解性および無毒です。 アロンソ研究室では，トリポリりん酸五ナトリウムの負基とキトサン上の正に荷電したアミノ基との相互作用に基づいて，イオノトロピックゲル化によって作られたキトサンベースのＮｐを導入した。 キトサンの化学はプロトンのスポンジの効果によってendosomolysisが可能な複数の第一次および二次アミンを含んでいるので、非ウイルスの遺伝子療法に したがって、キトサンは、核酸送達のためのpH応答性ポリマーとして検討されている。 Howard et al. h1299ヒト肺癌細胞とマウス腹膜マクロファージ（それぞれeGFP蛍光の77.9％と89.3％の減少）の両方で強化された緑色蛍光タンパク質（eGFP）をノックダウンするsiRNAを含 キトサンNPにtransmucosal配達のための高い潜在性があります。 有効なin vivo RNAiは、キトサン/siRNA製剤の鼻投与後にトランスジェニックeGFPマウスの細気管支上皮細胞で達成された（それぞれ、不一致および未処理の対照と比較して37％ キトサンの主な欠点は生理学的な緩衝の悪い容解性およびあるより強いプロトンのスポンジポリマーと比較されるendosomolytic活動です。 その結果、キトサンの複数の変形は修正とendosomal脱出および容解性を高めるためになされました。 例えば、ＰＥＩおよびイミダゾールは、両方とも、遺伝子治療におけるその性能を高めるためにキトサンに結合されている。
Β-シクロデキストリン（β-CD）を含むカチオン性ポリマーは、臨床RNAiのための初期の約束を示した。 ジアミノ-シクロデキストリン単量体とジイミデートコモノマーとの縮合によって合成されたカチオン性β-Ｃ ｄ系ポリマー（β ｃｄｐ）は核酸とポリプレックスを形成することができ，そのトランスフェクション性能はβ ｃｄｐ構造に依存する。 シクロデキストリンは疎水性部分と包接錯体を形成するために使用することができる内部空洞を含むので、β-CD含有ポリカーションは特にユニークで 例えば、β-CDは疎水性分子アダマンチンにしっかりと結合し、これはβ CDPから作られた表面ポリプレックスをPEGまたは標的配位子で機能化する便利な「ハンドル」を提供する。 デイビスの実験室はbenchtopからの臨床試験にこの概念を翻訳した。 この担体は、標的高分子Npを用いたヒトRNAiの最初の例を実証する報告の基礎となった。 このキャリアはＰＥＧと癌標的リガンドトランスフェリンの両方で官能化されたβ ｃｄｐｓから構成されていた。 この画期的な発見の後、臨床試験は主に用量制限毒性事象のために終了し、後続の試験はなかった。 Arrowhead Pharmaceuticalsはその後コンジュゲートに焦点を当て、後続の第III相臨床試験は開始されなかった。
核酸送達の臨床応用のための開発パイプラインには、他の様々な新規な合成カチオン性糖鎖も存在する。
核酸送達の臨床応用のための開発パ Reineke labはこの分野で重要な貢献をしています（最近のレビュー参照。 このグループによって開発された糖多糖化の例は、ポリ（グリコアミドアミン）ｓ（Ｐｇａａｓ）である。 糖質とオリゴアミンコモノマー間の縮合反応によりＰｇａａｓのライブラリーを作製した。 これらのＰｇａａｓは，炭水化物の大きさ，ヒドロキシル数と立体化学，アミン数，複素環基が存在するかどうかなどの様々なパラメータに基づいて変化した。 これらのポリマーは、遺伝子送達のためにスクリーニングされており、効率的なDNAパッケージングおよび細胞内送達特性を容易にする最適化された製剤 Reineke groupはまた、様々なトレハロース系ポリマーを求めており、有望な結果は、この安全で効率的なクラスのポリマーの臨床翻訳可能性の可能性を示唆し続けている。 このグリコポリマーはまた、CRISPRベースの転写活性化剤を送達するように適応されている。
エキソソームは、細胞由来の細胞外小胞であり、核酸の種類の様々なが含まれています。
これらの天然ビヒクルは細胞通信に関与し、薬物および遺伝子送達にますます使用されている。 遺伝子送達のためのエキソソームを利用する上での主要な課題は、核酸を用いたビヒクルのロードです。 エレクトロポレーションは、DNA、超音波処理、押出、および凍結融解サイクルをロードするより一般的な方法であるが、エキソソームをロードするための他の方 外因性siRNAまたはDNAの負荷は、エレクトロポレーション中の低効率および凝集のために課題のままである。 再生医療のために、幹細胞または前駆細胞由来のエキソソームは、筋肉再生、創傷治癒、血管新生、および軟骨修復を含む外因的に送達されたDNAなしに、単独で組織再生を促進することができる。