生体粘膜バリアの遮断および除去作用は、非ウイルス性遺伝子キャリアの局所治療への応用を著しく制限している。従来のポリエチレングリコール（PEG）修飾はキャリアの粘膜透過性を向上させるが、荷電の遮蔽により取り込み低下やトランスフェクション効率の低下という「PEGジレンマ」に陥ることが多い。これを踏まえ、本研究では低分子ポリエチレングリコール（オリゴマーPEG）を用いたシールド戦略に基づくポリ(β-アミノエステル)（PBAE）遺伝子送達システムを提案した。マイケル付加反応によりオリゴマーPEGをPBAE主鎖に導入し、PEG密度および鎖長が異なる複数の改変PBAE-EGキャリアを構築した。研究結果は、本材料が緑色蛍光タンパク質プラスミド（GFP）と効率的に複合体を形成し、170〜270nmの球状ナノ粒子に圧縮できることを示した。特に、PBAE-EG₄-5とPBAE-EG₉-5は低材料比（すなわちキャリア材料とプラスミドDNAの重量比）でDNAを完全に包接でき、多様な細胞株で良好なトランスフェクション性能を示した。PBAE-EG₉-5は293T細胞で99.3％のトランスフェクション効率を達成し、75 μg/mLの濃度でも80％以上の細胞生存率を維持し、高効率かつ低毒性の特性を兼ね備えている。マウス膣の生体イメージングにより、オリゴマーPEG修飾が膣粘膜内のナノ粒子の滞留および拡散能を著しく向上させることが確認された。したがって、オリゴマーPEG修飾戦略は高効率な粘膜透過と良好なトランスフェクション活性を同時に実現できることが期待され、粘膜局所遺伝子治療およびDNAワクチンの開発において価値ある研究アイデアと有望な非ウイルス送達プラットフォームを提供する。

遺伝子送達;ポリ(β-アミノエステル);低分子ポリエチレングリコール;ナノ粒子