Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

Korean Chemical Society (대한화학회)
권호 표지

Polyethylenimine Mediated Gene Delivery with Various Liposomal Formulations

폴리에틸렌이민 및 그들의 리포좀이 중재된 Plasmid DNA의 운반

  • Han, In Sook (Institute for Medical Science, Keimyung University) ;
  • Jun, Mi Sook (Department of Chemistry, Catholic Universitry of Taegu-Hyosung) ;
  • Lee, Kab Yong (Department of Chemistry, Catholic Universitry of Taegu-Hyosung)
  • 한인숙 (계명대학교 의과학연구소) ;
  • 전미숙 (대구효성카톨릭대학교 화학과) ;
  • 이갑용 (대구효성카톨릭대학교 화학과)
  • Published : 19990400
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Abstract

The transfection efficiency of plasmid DNA was inspected using multi-cationic polymer, 5, 10, 25 and 50KD polyethylenimine (PEI). The optimal neutralization ratio of PEI/DNA complexes by agarose assay was 1.5-2.0 (nmol/nmol) without much difference in molecular weight of PEI.In vitro transfection assay, most of PEI-mediated plasmid delivery was better compared to the naked DNA. Especially, 25KD PEI at optimal condition gave higher transfection rather than the standard assay of DEAE-dextran or Lipofectin. To enhance the cell targeting delivery, the liposome formulations were introduced using phospholipids. As a result, PC/PE liposomes increased 2-2.5 times of the transfection efficiency of PEI single or PC/PE single delivery, but not the case of 25KD PEI. Moreover, the DOTAP/PE-introduced PEI delivery reduced the transfection of DOTAP/PE single delivery. All these results proved that the PEI can be used not only good transfectants and but also good DNA condensing agents in neutral/anionic liposome for cell targeting delivery.

다가 양이온성 고분자인 polyethylenimine(PEI)를 이용한 plasmid DNA의 세포 전이를 검색했다. 먼저 agarose assay에 의한 2, 10, 25, 및 50KD PEI와 DNA의 중화복합체의 최적비율은 분자량에는 영향을 받지 않았고, 최적의 PEI nitrogen/DNA phosphate 중화 비율은 1.5-2.0(nmol/nmol)로 나타났다. 이 복합체들을 이용한 COS1 세포전이에서는 2KD를 제외하고는 naked DNA에 대비 전이가 증가했고, 이 중에서 특히 25KD PEI는 적정 전이조건에서 DEAE-dextran 혹은 lipofectin 보다 다소 증가된 전이율을 보였다. In vitro 세포전이의 최적 PEI/DNA 비는 7.6-13.3(nmol/nmol)이었고 최적 중화복합체를 이루는 비율보다 높게 나타났다. 용액의 pH에 따른 전이율의 변화는 크게 없었으나 산성일때가 약간 더 증가했다. 세포 표적전이와 독성감소를 위해 인지질분자를 사용한 liposome formulation을 PEI/DNA계에 도입하였다. 그 결과, PC/PE 중성 리포솜이 도입된 경우는 25KD를 제외하고는 PEI 단독일 때 혹은 리포솜 단독일 때 보다 전이율이 2-2.5 배씩 증가했다. 그러나 PEI와 같은 양이온성의 DOTAP/PE 리포솜 도입은 charge repulsion 작용으로 오히려 DOTAP/PE 단독계보다 전이가 감소하는 역효과를 보였다. Liposomal PEI계의 세포독성은 PEI 단독일 때 보다 % cell survival이 10-20% 정도 증가했다. 이 결과들은 PEI가 단독으로도 좋은 전이제로 작용 할 뿐 아니라 세포표적 운반이 가능한 중${\cdot}$음성 리포솜의 효과적인 DNA 응축제로도 이용 될 수 있음을 증명했다.

Keywords

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