ozbiosciences：CHAMP技术简述

发展后脂转染（基于脂质的转染方法）和磁转染（基于磁性纳米颗粒的转染方法），OZ Biosciences 通过设计和合成新型阳离子羟基化双亲多嵌段聚合物 (CHAMP) 改变了 Polyfection，该聚合物具有生物相容性、可裂解、 pH响应性和双功能。

我们基于CHAMP技术创建了一种全新的转染剂，以区别于通常使用经典转染方法进行的转染剂。这种新型双功能共聚物具有生物相容性、可电离性和 pH 敏感性。它由三个部分组成，结合并引入了三个协同概念：

• 由于其电荷、pH 敏感和疏水特性， “穿过膜屏障"的概念。

• “隐形转染"的理念是，DNA 一直受到保护、掩蔽和支持，直至被核吸收。

• 由于可生物降解和可裂解部分而产生的生物相容性概念

这种基于聚合物的转染技术是一种优化的递送系统，由于改进的递送机制，可实现高效率和低细胞应激。

Helix-IN DNA 转染试剂，我们的新型CHAMP聚合物，具有经典阳离子聚合物的所有特性，并通过核酸屏蔽核心增强，可降低细胞应激，并具有可生物降解的特性；这导致转染增强。

原则

双功能双共聚物结构：DNA 包装

这种新颖的CHAMP技术的特殊性来自于双功能阳离子生物聚合物由三个部分组成，每个部分具有不同的特性和功能。

• 聚合物附近的第一部分将 DNA 结合并高浓缩，并有助于细胞质输送。

• 第二个成分是 pH 响应性且可裂解的连接体，可通过促进内体膜不稳定来改善细胞递送。

• 具有确定和优化分子量的第三部分充当 DNA 防护罩和核摄取促进剂。

每个部分的分子量和长度（对于每种类型的聚合物都是一定的）是与整体转染效率相关的重要参数。

螺旋-IN，我们的新型双功能聚合物转染试剂与其他病毒样载体不同：DNA 在传递到细胞核之前对细胞是隐藏的。

它是如何工作的

1- 保护和血清稳定性

的设计螺旋-IN，我们的新型CHAMP聚合物允许 (1) 带正电荷的聚合复合物在溶液中稳定，并且 (2) 不会随着时间的推移而聚集。

CHAMP 聚合物的结构、聚胺组成和接枝密度经过微调和优化，将聚合物复合物放置在溶解度不随时间变化的精确界面上。此外，亲水基团巧妙地排列在聚合物内，以降低与带负电荷的血清蛋白（白蛋白……）的相互作用，从而更有效地定义基因载体。

聚合体保持完整，DNA 免受降解……

这种带正电荷的双功能聚合物具有增强的 DNA 结合特性，可在一定程度上保护 DNA； DNA/聚合物正电荷比使 DNA 与聚合物结合，在保护核酸免遭血清酶降解方面发挥关键作用。我们设计了这种聚合物，即使在 50% 胎牛血清中 37°C 孵育 24 小时也不会观察到 DNA 降解。

2 - 细胞摄取

阳离子复合物主要通过静电相互作用与细胞膜结合（图1-1），大多数复合物通过内吞作用途径（巨胞饮作用、吞噬作用、内吞作用）被细胞吸收。文献记载最多的内吞途径之一是由网格蛋白介导的（图 1-2）。一旦被内吞，复合物就会内化到早期内涵体中，其中 pH 值从 7.4（细胞表面）降至 6.0（内涵体腔）。随着内体进入晚期阶段，pH 将降至 5。

图 1. 多聚复合物的细胞内运输。聚合复合物表面过量的聚阳离子可以附着在细胞表面 (1) 并被靶细胞摄取或内化，通常通过胞吞作用 (2)。一旦进入内体囊泡 (3)，质子-海绵聚合物的更高程度的质子化会导致离子流入，并且 pH 响应连接体被裂解，释放出第一个聚合物单元（蓝色）。接头疏水域的暴露有利于渗透压的增加，从而导致囊泡膨胀和破裂 (4)。第三个单元（红色）仍然与核酸结合，从而降低细胞对 DNA 的感知，并通过直接导入细胞核 (5a) 或通过微管运输 (5b) 协助其核递送。一旦进入细胞核 (6)，DNA 就会被表达。

3- 内体逃逸和 DNA 释放

^{聚合复合物逃避内体并通过与“质子海绵"效应}相关的阳离子聚合物缓冲能力将其货物释放到细胞核中。

质子胺在酸性介质中充当弱碱，使内涵体内的 pH 值不稳定：一旦进入内涵体，特定的 ATP 酶就会产生大量质子流入，并由聚合物缓冲（图 1-3）。质子的大量持续流动伴随着氯离子的被动进入，导致水的积累。结果，囊泡膨胀直至内体破裂，其内容物被输送到细胞质中（图 1-4）。

第一个聚合物嵌段起到这个作用。此外，pH 响应性和可裂解的疏水部分增加了补充功能。事实上，在生理 pH 值下隐藏的连接体在酸性 pH 值下会暴露出来。这导致其裂解和疏水区暴露，从而促进内体膜融合/不稳定。

在此阶段，几个重要的陷阱可能会损害转染效率：

• DNA 逃离核内体的能力是转染的主要限制之一

• 人们普遍认为，DNA 一旦进入细胞质，必须迅速进入细胞核以避免细胞质降解

• 内体（也在细胞表面）中存在细胞传感器，可以识别外来核酸并诱导抑制转染的保护性反应

双功能共聚物：在细胞内，压缩 DNA 的第一个块具有高缓冲能力，有利于内体膨胀，pH 响应性可裂解接头促进膜不稳定并将隐形 DNA 释放到细胞质中；第三块保护并引导DNA进入细胞核。

有哪些应用？

Helix-IN ™ DNA转染试剂

主要用途是用于体外和体内应用的 DNA 转染。

CHAMP 技术增强了转染效果：更多 DNA 进入细胞，DNA 以隐形模式传送至细胞核，不会对细胞产生警报和压力……该试剂非常适合优先贴壁的永生化细胞系，例如 HEK-293、NIH-3T3、CHO 、COS、HeLa、MCF7、MEF、RPE、C2C12….

它非常适合多种 DNA 的共转染。

在体内，DNA 被浓缩并保护成小的聚合体，限制免疫反应，并能够在循环系统中导航直至交付。

协议是什么？

该方案很简单：根据细胞类型，使用 1:1 至 3:1 的比例（每 µg DNA 1 µL 至每 µg DNA 3 µL）将转染试剂直接与 DNA 混合。孵育 30 分钟后，将复合物和加强剂添加到细胞上。

30 分钟的孵育时间是该方案的基石，可实现 DNA 的压缩和保护。

在纳米颗粒/DNA 复合物自组装过程中，等待至少 30 分钟以使共聚物和 DNA 形成稳定的超分子纳米颗粒至关重要。由于共聚物的多部分性质，形成和稳定复合物的时间比“简单"聚合物稍长，“简单"聚合物的复合物形成速度更快（10-20 分钟）。

脂转染和多转染之间的主要区别是什么？

脂转染和聚合转染（分别是基于脂质和基于聚合物的转染）是两种使用合成载体将核酸递送到细胞中的转染方法。