ACS AMI：正电子发射断层扫描成像技术对含氟多肽基因载体的体内示踪研究学术资讯

来源：ACS美国化学会

英文原题：In vivo Tracking of Fluorinated Polypeptide Gene Carriers by Positron Emission Tomography Imaging

基因治疗在多种疾病的治疗中展现了巨大的潜力。近期研究表明，含氟高分子是一类性能优异的基因递送载体。含氟烷基链具有生物惰性、化学稳定性等特点，且兼具疏水和疏油的特性，因此这类高分子材料具有高效的跨膜能力和抗血清干扰能力。此外，含氟烷基链在水溶液中具有很高的自聚集倾向，从而可以提高聚合物/核酸复合物的稳定性，降低转染复合物中聚合物的剂量。含氟高分子载体被广泛应用于生物分子如基因、蛋白质、多肽的胞内递送。但这类聚合物载体在体内如何分布、迁移、代谢和排泄，如何奏效等仍然未知。

近期，江苏省原子医学研究所杨敏研究员和王辛宇副研究员、华东师范大学程义云教授等合作，首次利用正电子发射断层扫描成像技术(PET)对含氟多肽基因载体进行了活体、动态示踪。ɛ-聚-L-赖氨酸(PLL)是一种天然存在、低分子量(约4000 Da)、可生物降解的聚合物。PLL自身由于分子量低，在内涵体逃逸过程中缺乏质子缓冲能力，因此其基因转染效率较差。氟化修饰可以显著提高PLL的基因转染效率，显著优于商品化转染试剂Lipo2000等。通过烷基链修饰的PLL作为对照材料，可以发现氟化PLL的转染效率提高主要得益于氟效应而非其疏水性(图1)。放射性核素18F可以通过卤素置换反应在氟化PLL(F-PLL)上进行标记，标记后不改变其化学结构及生物活性。通过PET显像，我们发现氟化修饰的PLL在肝脏中可以快速清除，其肝脏摄取率随氟链修饰数量从5增加到9有所升高，但是当氟链修饰数量达到9和13的时候肝脏摄取率几乎没有差别(图2)。这些结果表明在PLL上进行氟化修饰，不仅可以极大地提高其基因转染效率，而且还可通过PET成像揭示基因载体在体内的运动规律，能对活体基因递送过程的安全性和有效性起指导性作用(图3)。

图1. 氟化修饰显著提高聚赖氨酸的基因转染效率。(A) PLL, PLL-7Fn, PLL-4C9, 和PLL-6C9的化学结构式。(B) PLL，PLL-7F5，PLL-7F9和PLL-7F13在HEK293细胞中的EGFP转染效率。(C，D) PLL-7Fn, PLL-4C9, PLL-6C9和Lipo 2000的EGFP转染效率。(E-G) FITC修饰的PLL, PLL-7F9, PLL-4C9, 和PLL-6C9的细胞摄取比较。

图2. 放射性18F标记的PLL-7F5、PLL-7F9和PLL-7F13的PET成像和生物分布。

图3. 氟化聚赖氨酸的制备过程和18F放射性标记氟化聚赖氨酸多肽用于体内成像的示意图。

来源：gh_0320d0d498b4 ACS美国化学会

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