遺伝子導入のための超分子宿主集合体をベースとしたコアシェル型テクトデンドリマーの構築

Construction of core-shell tecto dendrimers based on supramolecular host-guest assembly for enhanced gene delivery.

• Feng Chen
• Lingdan Kong
• Le Wang
• Yu Fan
• Mingwu Shen
• Xiangyang Shi

抄録

遺伝子送達のためのデンドリマーベースのナノアーキテクチャーの設計は、いまだに大きな課題である。ここでは、強化された遺伝子送達アプリケーションのための超分子アセンブリアプローチを用いたコアシェル型テクトデンドリマーの設計を報告する。まず、β-シクロデキストリン（CD）修飾第5世代（G5）ポリアミドアミン（PAMAM）デンドリマー（G5-CD）とアダマンチン（Ad）修飾第3世代（G3）PAMAMデンドリマー（G3-Ad）を合成した。CDとAdの超分子認識により、G5コアとG3シェルを持つG5-CD/Ad-G3コアシェルテクトデンドリマーが合成されました。形成された8.4 nmのG5-CD/Ad-G3コアシェルテクトデンドリマーは、良好な単分散性と三次元構造を有し、細胞毒性が極めて低いことがわかった。重要なことに、コアシェル型テクトデンドリマーは、表面に豊富なアミンを有することから、ルシフェラーゼ（Luc）遺伝子をG5-CDデンドリマーの20倍、G3-Adデンドリマーの170倍の効率でトランスフェクションすることが可能である。また、遺伝子導入効率の高さは、エンハンストグリーン蛍光タンパク質をコードするプラスミドDNAを導入することで定性的に確認することができた。これらの結果から、開発した G5-CD/Ad-G3 コアシェルテクトデンドリマーは、遺伝子導入効率を高めるための有望なビヒクルとして利用できる可能性があることが示唆された。

Design of dendrimer-based nanoarchitectures for enhanced gene delivery still remains a great challenge. Here, we report the design of core-shell tecto dendrimers using a supramolecular assembly approach for enhanced gene delivery applications. Firstly, β-cyclodextrin (CD)-modified generation 5 (G5) poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers (G5-CD) and adamantine (Ad)-modified generation 3 (G3) PAMAM dendrimers (G3-Ad) both having amine termini were synthesized. Through the supramolecular recognition of CD and Ad, G5-CD/Ad-G3 core-shell tecto dendrimers with a G5 core and G3 shell were formed. The formed G5-CD/Ad-G3 core-shell tecto dendrimers with a size of 8.4 nm possess good monodispersity, well-defined three-dimensional structure, and quite low cytotoxicity. Importantly, with the abundant amines on the surface, the core-shell tecto dendrimers are able to transfect the luciferase (Luc) gene with an efficiency 20 times and 170 times higher than the G5-CD and G3-Ad dendrimers, respectively. The higher gene transfection efficiency can also be qualitatively confirmed by transfection of plasmid DNA encoding enhanced green fluorescence protein. Our results suggest that the developed G5-CD/Ad-G3 core-shell tecto dendrimers may be used as a promising vehicle for enhanced gene transfection applications.