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为解决基因递送载体毒性与效率平衡问题，研究人员以 PEI 1.8 kDa 和 PAMAM G?合成杂化载体 G?PEI，并修饰 Arg、His、F?。结果显示修饰载体转染效率超 PEI 25 kDa，毒性更低，为基因治疗提供新策略。
在基因治疗领域，精准且安全的递送系统一直是制约其发展的核心瓶颈。病毒载体虽高效却伴随免疫原性和毒性风险，而非病毒载体如聚乙烯亚胺（PEI）25 kDa 虽被视为 “金标准”，但其高分子量带来的细胞毒性又限制了临床应用。如何在提高基因转染效率的同时降低载体毒性，成为全球科研人员亟待攻克的难题。为突破这一困境，来自 Sharif University of Technology 和 Iran University of Medical Sciences 的研究团队开展了一项创新研究，相关成果发表在《International Journal of Pharmaceutics》。该研究通过分子设计构建新型杂化纳米载体，为基因治疗载体的优化提供了全新思路。
研究人员以低分子量（1.8 kDa）的分支状 PEI 为核心，接枝第一代聚酰胺胺树状大分子（PAMAM G?），合成了杂化载体 G?PEI。在此基础上，通过引入 L - 精氨酸（Arg）、L - 组氨酸（His）和七氟丁酸酐（F?）进行单一组分或组合修饰，构建了一系列新型纳米载体。研究主要采用了凝胶阻滞实验验证载体的 DNA 结合能力，通过流式细胞术和荧光显微镜成像评估转染效率，并利用 MTT 法检测细胞毒性。实验使用了 HEK-293T、MCF-7、HCT-116 细胞系及 C57BL/6 绿色实验小鼠骨髓来源的间充质干细胞（BM-MSC）作为研究模型。
载体构建与性能表征
通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了 G?PEI 及修饰衍生物的成功合成。凝胶阻滞实验显示，当载体与质粒 DNA 的重量比低至 0.8:1 时，即可有效包裹 pDNA，结合后载体表面呈现正 ζ 电位，表明其具备良好的基因负载能力。
细胞水平转染效率评估
在 HEK-293T 细胞中筛选发现，修饰后的载体表现出显著优于亲本载体 G?PEI 的转染性能。其中，G?PEI-10F?、G?PEI-5ArgF?和 G?PEI-3ArgF?-2His 三种修饰载体在 pDNA 递送中，转染效率超越了 PEI 25 kDa。进一步在 MCF-7 和 HCT-116 细胞系中的验证实验表明，这些新型载体具有广泛的细胞适用性。
CRISPR/Cas9 递送与基因编辑效率
在骨髓来源的间充质干细胞中，修饰载体成功实现了 CRISPR/Cas9 系统的递送，基因敲除效率在 54% 至 90% 之间，显著高于 PEI 25 kDa 的表现。这一结果表明，新型载体在难转染的原代细胞中具有优异的递送能力。
毒性评价
MTT 实验显示，所有修饰载体的细胞毒性均显著低于 PEI 25 kDa。低分子量 PEI 与 PAMAM 的结构组合，以及功能性基团的引入，有效降低了载体的毒性，平衡了转染效率与生物相容性。
研究通过将低毒的 PEI 1.8 kDa 与 PAMAM 杂化，并引入功能性修饰基团，成功开发出一系列高效低毒的纳米载体。这些载体在多种细胞类型中展现出超越传统 “金标准” PEI 25 kDa 的转染效率和基因编辑能力，同时具备更低的细胞毒性，为基因治疗（尤其是 CRISPR/Cas9 系统的递送）提供了安全有效的载体选择。该研究不仅深化了对非病毒载体结构 - 功能关系的认识，也为临床基因递送系统的设计提供了新范式，有望推动基因治疗向更安全、更高效的方向发展。
