γ-ポリグルタミン酸/ポリエチレンイミン/プラスミドDNA結晶複合体と血清成分の相互作用は、マウスのトランスフェクションにおいて重要な役割を果たします。

非ウイルスベクターの典型的な例は、ポリエチレンイミン（PEI）などのカチオン性ポリマーを備えたプラスミドDNAのバイナリ複合体です。ただし、細胞毒性や血球凝集などの問題は、積極的に帯電した表面により、in vivoの使用を妨げます。γ-ポリグルタミン酸（γ-PGA）などのアニオン性ポリマーを含むバイナリ複合体のコーティングは、細胞毒性と血球凝集を防ぐことができます。ただし、in vivo遺伝子導入におけるこれらの複合体と血清成分間の相互作用の役割は不明のままです。この研究では、PEI/プラスミドDNAバイナリ複合体とγ-PGA/PEI/プラスミドDNA三元複合体を使用したin vivo遺伝子導入への血清成分の寄与を分析しました。バイナリ複合体では、血清中の熱緩和成分は、ルシフェラーゼ遺伝子の肝臓および脾臓の遺伝子発現に大きく寄与します。対照的に、血清アルブミンと塩は、三元複合体の肝臓および脾臓の遺伝子発現に影響を与えました。粒子サイズの増加やζポテンシャルの絶対値の減少など、物理化学的特性の変化は、強化された遺伝子発現に関与する可能性があります。これらの発見は、PEIやγ-PGAなどのポリマーを使用したin vivo非ウイルス遺伝子導入のより良い理解に貢献します。

Typical examples of non-viral vectors are binary complexes of plasmid DNA with cationic polymers such as polyethyleneimine (PEI). However, problems such as cytotoxicity and hemagglutination, owing to their positively charged surfaces, hinder their in vivo use. Coating binary complexes with anionic polymers, such as γ-polyglutamic acid (γ-PGA), can prevent cytotoxicity and hemagglutination. However, the role of interactions between these complexes and serum components in in vivo gene transfer remains unclear. In this study, we analyzed the contribution of serum components to in vivo gene transfer using PEI/plasmid DNA binary complexes and γ-PGA/PEI/plasmid DNA ternary complexes. In binary complexes, heat-labile components in the serum greatly contribute to the hepatic and splenic gene expression of the luciferase gene. In contrast, serum albumin and salts affected the hepatic and splenic gene expression in the ternary complexes. Changes in physicochemical characteristics, such as increased particle size and decreased absolute values of ζ-potential, might be involved in the enhanced gene expression. These findings would contribute to a better understanding of in vivo non-viral gene transfer using polymers, such as PEI and γ-PGA.