ポリブレンは、標的細胞膜への受容体非依存性ウイルス吸着を強化することにより、レトロウイルス遺伝子導入効率を増加させます

ポリブレンや硫酸プロタミンなどのカチオン性ポリマーは、通常、レトロウイルス媒介遺伝子導入の効率を高めるために使用されますが、伝達の増強のメカニズムは不明のままです。レトロウイルスの形質導入は、標的細胞表面へのウイルスのゆっくりとした拡散によって根本的に制限されるため、この初期輸送ステップを調節するポリブレンの能力を調査しました。ウイルス吸着を定量化するために、エンベロープ（GP70）とカプシド（P30）タンパク質ベースのアッセイの両方の能力を比較し、P30ベースのアッセイは、ウイルス結合を遊離GP70結合と区別する能力により信頼性が高いことを発見しました。P30ベースのアッセイを使用して、ポリブレン濃度が導入率が10倍増加することが、マウス線維芽細胞のウイルス吸着速度の有意な増加をもたらすことを確立しました。驚くべきことに、この増強と一般的な吸着は、受容体陽性および陰性の中国のハムスター卵巣細胞で吸着が同等に発生し、エンベロープ陽性および陰性ウイルス粒子と同等に発生したため、受容体と封筒が独立していました。これらの発見は、レトロウイルス形質導入の初期段階で現在認められている物理モデルは、駆動力にレトロウイルス濃度が含まれていない初期吸着ステップと、現在指定されている「受容体」分子が融合トリガーとして再分類されるために、再定式化する必要があることを示唆しています。標的を絞ったレトロウイルス媒介遺伝子治療プロトコルの開発に関するこれらの発見の意味について説明します。

Cationic polymers, such as polybrene and protamine sulfate, are typically used to increase the efficiency of retrovirus-mediated gene transfer, however, the mechanism of their enhancement of transduction has remained unclear. As retrovirus transduction is fundamentally limited by the slow diffusion of virus to the target cell surface, we investigated the ability of polybrene to modulate this initial transport step. We compared the ability of both envelope (gp70) and capsid (p30) protein based assays to quantitate virus adsorption and found that p30 based assays were more reliable due to their ability to distinguish virus binding from free gp70 binding. Using the p30 based assay, we established that polybrene concentrations, which yielded 10-fold increases in transduction also, yielded a significant increase in virus adsorption rates on murine fibroblasts. Surprisingly, this enhancement, and adsorption in general, were receptor and envelope independent, as adsorption occurred equivalently on receptor positive and negative Chinese hamster ovary cells, as well as with envelope positive and negative virus particles. These findings suggest that the currently accepted physical model for early steps in retrovirus transduction may need to be reformulated to accommodate an initial adsorption step whose driving force does not include the retrovirus concentration, and the reclassification of currently designated 'receptor' molecules as fusion triggers. The implication of these findings with respect to the development of targeted retrovirus-mediated gene therapy protocols is discussed.