생체 점막 장벽의 차단 및 제거 작용은 비바이러스 유전자 전달체의 국소 치료 적용을 심각하게 제한한다. 기존의 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 수정은 전달체의 점막 투과 능력을 향상시킬 수 있으나, 전하 차폐로 인해 섭취 감소 및 형질도입 효율 저하라는 ‘PEG 딜레마’에 빠지는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 저분자 폴리에틸렌 글리콜(올리고머성 PEG) 차폐 전략에 기반한 폴리(β-아미노에스터)(PBAE) 유전자 전달 시스템을 제안하였다. 마이클 첨가 반응을 통해 저분자 PEG를 PBAE 주쇄에 도입하여 PEG 밀도와 사슬 길이가 다른 다양한 변형 PBAE-EG 전달체를 구축하였다. 연구 결과, 해당 물질은 녹색 형광 단백질 플라스미드(GFP)와 효율적으로 복합체를 형성하고 170~270nm 크기의 구형 나노입자로 압축하였다. 특히 PBAE-EG₄-5와 PBAE-EG₉-5는 낮은 재료 비율(즉, 전달체 재료와 플라스미드 DNA의 질량 비율)에서도 DNA를 완전히 포장할 수 있었으며, 다양한 세포주에서 우수한 형질도입 성능을 나타냈다. PBAE-EG₉-5는 293T 세포에서 99.3%의 형질도입 효율을 보였으며, 75 μg/mL 농도에서도 80% 이상의 세포 생존율을 유지하여 고효율 저독성 특성을 갖는다. 생체 내 쥐 질 이미징을 통해 올리고머성 PEG 수정이 질 점막 내 나노입자의 체류 및 확산 능력을 현저하게 향상시킨다는 것이 확인되었다. 따라서 올리고머성 PEG 수정 전략은 효율적인 점막 투과 및 우수한 형질도입 활성을 동시에 달성할 수 있을 것으로 기대되며, 점막 국소 유전자 치료 및 DNA 백신 개발에 있어 가치 있는 연구 아이디어와 잠재력 있는 비바이러스 전달 플랫폼을 제공한다.

유전자 전달;폴리(β-아미노에스터);저분자 폴리에틸렌 글리콜;나노입자