Polímeros derivados de fontes naturais ou monômeros
Aminoácidos e sacarina materiais de base têm sido amplamente explorado por ácido nucleico de entrega, como mais minuciosamente analisados em outro lugar . Estes blocos de construção naturais têm o potencial de ter reduzido a citotoxicidade e, se otimizado, função geral superior em relação aos biomateriais totalmente sintéticos. Aqui, os polímeros de distribuição de ácido nucleico à base de peptídeos e carboidratos serão pesquisados(Fig. 29, 7 B).
o primeiro polímero baseado em aminoácidos a ser perseguido foi o poli(Lys) , e muitas iterações deste polímero catiónico foram extensivamente estudadas de uma forma semelhante ao PEI e às outras policiações sintéticas descritas acima. Poli (Lys) pode eficientemente complexos ácidos nucleicos, mas sua eficiência de transfecção é baixa, e requer tratamento celular com agentes endossomolíticos, tais como cloroquina para melhorar a expressão genética. No entanto, os primeiros estudos sobre poly(Lys) renderam importantes insights mecanísticos relacionados à formulação poliplex, tráfico intracelular e fuga de endossomas . Embora a promessa clínica de poli (Lys) seja limitada, estes primeiros estudos tiveram um impacto significativo no campo.
poli(histidina) (poli(His)) é outro polímero à base de aminoácidos que demonstrou alguma utilidade para a terapia genética. The amino acid His has an imidazole R-group containing a secondary amine that endows poly (His) with proton sponge activity for endosomal escape . Polímeros contendo ambos Lys e seu também foram utilizados com sucesso em combinações. Nestes polímeros híbridos, as aminas primárias em Lys são totalmente protonadas e catiónicas a pH fisiológico, permitindo uma complexa electrostática eficiente com ADN. The lower pKb of the secondary amines from His provide complementary proton sponge activity for endosome escape . A eficiência do transfection de polímeros de poli(Sua) enxertadas para poli(Lys) é significativamente melhorada pela adição do endosomal interrupção agente de cloroquina, indicando que os polímeros são por si só ainda parcialmente propenso a endosomal aprisionamento . Arquiteturas altamente ramificadas de seus polímeros / Lys e suas contendo policias redutíveis também foram encontradas para entregar eficientemente siRNA . Há também um precedente para a incorporação de subunidades baseadas em aminoácidos em outros sistemas de terapia genética, a fim de produzir “híbridos” com funcionalidade de entrega melhorada. Por exemplo, o seu também foi usado para modificar o chitosan (discutido mais adiante) para melhorar a sua fuga endossómica e eficiência de transfecção .os peptídeos penetrantes nas células (CPPs) e os peptídeos fusogénicos que respondem ao pH são duas outras classes de peptídeos que foram rigorosamente exploradas para despoletar a captação da célula e a fuga endossómica, respectivamente. Estas classes de peptídeos têm sido utilizadas tanto em combinação como como como componentes de polímeros multifuncionais e sistemas de administração lipossómica. A maioria dos peptídeos CPP e fusogênicos são derivados de toxinas bacterianas e vetores virais, ou eles são análogos sintéticos dos peptídeos naturais. O fator transcritorial trans-ativante do HIV-1, e o peptídeo antennapedia derivado da Drosophila são dois exemplos de Topps bem estudados. Estes peptídeos são tipicamente ricos em aminoácidos catiónicos, e como resultado, CP sintéticos e ricos em arginina de vários tipos também foram encontrados para mediar a captação de células de carga biomacromoleculares. A fusão de um CPP com um domínio de ligação dsRNA tem sido usada para entregar siRNA em células primárias consideradas difíceis de transfectar . Outros PPC derivados do transporte 10 (designado PepFect) e CADY foram concebidos para um fornecimento intracelular eficiente. Fusões de penetração de tumor e CPPs têm sido geradas que mostraram silenciamento de um oncogeno melhorou a sobrevivência em ratinhos a capacidade de CPPs para desencadear a internalização celular foi alavancada para a entrega de várias classes de carga terapêutica, incluindo DNA plasmídeo e siRNA (ver análises CPP para informações adicionais).os péptidos Fusogénicos são péptidos que respondem ao pH e que podem fundir-se com ou formar poros através da membrana endossómica. Um exemplo é a toxina difteria, que tem uma subunidade que forma poros transmembranares em endossomas que permitem a entrada de um fragmento de toxina ligado a dissulfeto no citosol . Outro exemplo é a hemaglutinina, uma proteína influenza que cria a fusão endossómica endossômica dependente do pH para entregar o material genético viral no citoplasma . A GALA do peptídeo é um peptídeo fusogénico sintético, dependente do pH, que tem sido amplamente caracterizado . A GALA se auto-ajusta e insere em camadas lipídicas em pH ácido, formando um poro que permite o trânsito da membrana . Por exemplo, GALA tem sido aplicada com sucesso para aumentar a eficiência da entrega citosólica de carga de ácido nucleico embalado em PAMAM e lipossomas .
os polissacáridos quitosanos, as oligossacáridos-como ciclodextrinas, e uma variedade de outros glicopolímeros contendo sacáridos representam outra classe de polímeros para a administração de ácido nucleico. Por exemplo, polímeros aniónicos naturais à base de sacáridos podem ser fabricados em NPs de complexo polielectrolítico (PEC) termodinamicamente estáveis através de associação espontânea desencadeada através da mistura de polielectrólitos de carga oposta, como relatado por Prokop et al. . Tipicamente, PEC NPs são feitos misturando polímeros de núcleo polianiônico, tais como alginato ou sulfato de condroitina com policiações de corona tais como cloridrato de espermina ou cloridrato de poli(metileno-Co-guanidina). Esta abordagem de nanoparticulação multipolimérica demonstrou ser eficaz para a transferência de genes in vitro, particularmente em sistemas celulares que são normalmente refractários à transferência de genes, tais como ilhéus pancreáticos e células que apresentam antigénios. Além disso, as superfícies coronais PEC podem ser decoradas com complexos ligando PEG para aumentar a focalização celular e reduzir a captação não específica.o quitosano, um polissacárido composto por unidades de glucosamina e N-acetil-glucosamina ligadas via β(1→4) ligações glicosídicas, é um dos polímeros sacáridos mais cuidadosamente estudados. Chitosan se beneficia de ser uma abordagem” verde”, porque é um recurso renovável derivado do chitin. Este polímero natural é também biodegradável e não tóxico. O Laboratório de Alonso introduziu o NPs baseado no chitosano feito através de gelação ionotrópica, com base na interação entre os grupos negativos de tripolifosfato pentassódico e os grupos aminoácidos positivamente carregados no chitosano. A química do quitosano também é adaptável à terapia genética não-viral, uma vez que contém várias aminas primárias e secundárias capazes de endossomólise através do efeito esponja de protões. Portanto, o quitosano foi examinado como um polímero sensível ao pH para a entrega de ácido nucleico. Howard et al. empregou NPs quitosanos contendo siRNA para derrubar a proteína verde fluorescente melhorada (eGFP) em ambas as células do carcinoma do pulmão humano h1299 e macrófagos peritoneais murinos (77,9% e 89,3% de redução na fluorescência eGFP, respectivamente). O NP chitosan tem um alto potencial para a entrega transmucosa. A RNAi eficaz in vivo foi atingida nas células epiteliais brônquiolares dos ratinhos eGFP transgénicos após administração nasal de formulações de quitosano / siRNA (redução de 37% e 43% em comparação com a inadequação e o controlo não tratado, respectivamente). Os principais inconvenientes do quitosano são a fraca solubilidade nos tampões fisiológicos e a menor actividade endossomolítica em comparação com alguns polímeros de esponja de protões mais fortes. Como resultado, várias variantes do chitosan foram feitas com modificações para aumentar a fuga endossômica e a solubilidade. Por exemplo, PEI e imidazóis foram ambos conjugados ao quitosano para melhorar o seu desempenho em terapias genéticas .os polímeros catiónicos contendo beta-ciclodextrinas (β-CD) mostraram uma promessa precoce de RNAi clínico. Polímeros catiónicos à base de β-CD (ßCDPs) sintetizados pela condensação de um monómero diamino-ciclodextrina com um comonomer diimidato são capazes de formar poliplexos com ácidos nucleicos, e o seu desempenho de transfecção depende da estrutura da ßCDP . As policiações contendo β-CD são especialmente únicas porque as ciclodextrinas contêm uma cavidade interior que pode ser usada para formar complexos de inclusão com grupos hidrofóbicos. Por exemplo, O β-CD liga-se firmemente à molécula hidrofóbica Adamantina, e isto fornece um “punho” conveniente a partir do qual funcionalizar os poliplexos de superfície feitos a partir de ßCDPs com PEG ou ligantes de alvo . The Davis laboratory translated this concept from benchtop to clinical trials . Esta transportadora serviu de base a um relatório que demonstra o primeiro exemplo de RNAi humana utilizando NPs poliméricos orientados. Este porta-aviões era composto de ßCDPs funcionalizada com PEG e ligand transferrina. Após esta constatação histórica, o ensaio clínico terminou principalmente devido a acontecimentos tóxicos limitantes da dose, sem ensaios de seguimento. A Arrowhead Pharmaceuticals subsequentemente focou-se em conjugados e não foram iniciados ensaios clínicos de fase III.uma variedade de outros novos glicopolímeros catiónicos sintéticos também estão em fase de desenvolvimento para aplicações clínicas da distribuição de ácido nucleico . O Laboratório de Reineke fez contribuições fundamentais nesta área (ver Ref de revisão recente. ), e uma classe exemplo de glicopolicações desenvolvidas por este grupo são o poli(glicoamidoamina)s (PGAAs) . Uma biblioteca de PGAAs foi feita através da reação de condensação entre carboidrato e oligoamina comonomers. Estes PGAAs eram variados com base em uma variedade de parâmetros, incluindo o tamanho de carboidratos, o número de hidroxila e estereoquímica, o número de amina, e se grupos heterocíclicos estavam ou não presentes. Estes polímeros foram rastreados para a entrega de genes, e formulações otimizadas foram identificadas que facilitam a embalagem eficiente de DNA e propriedades de entrega intracelular. O Grupo Reineke também procurou uma variedade de polímeros à base de trealose, e resultados promissores continuam a sugerir o potencial de translatabilidade clínica desta classe segura e eficiente de polímeros . Este glicopolímero também foi adaptado para fornecer ativador transcriptional baseado em CRISPR .os exossomas são vesículas extracelulares derivadas de células que contêm uma variedade de tipos de ácido nucleico. Estes veículos naturais participam na comunicação celular e estão sendo cada vez mais utilizados na entrega de drogas e genes . Um grande desafio na utilização de exossomas para a entrega de genes é o carregamento dos veículos com ácidos nucleicos. Enquanto a eletroporação é o método mais comum de carregar DNA, sonicação, extrusão e ciclos de congelamento-degelo são outros métodos para carregar exossomas . A carga de siRNA exógeno ou DNA permanece um desafio devido à baixa eficiência e agregação durante a eletroporação. Para a medicina regenerativa, os exossomas derivados de células estaminais ou progenitoras podem encorajar a regeneração dos tecidos por si só , sem o ADN fornecido de forma exógena , incluindo a regeneração muscular, cicatrização de feridas, angiogénese e reparação de cartilagens .