基因治疗是将转基因材料转移到患者的组织或细胞中，目的是纠正导致特定疾病的异常基因。近年来，生物治疗已成为多种疾病的有效治疗方法，因为与疾病和细胞过程相关的许多基因已被确定为治疗方法的潜在靶。据估计，每年都有数百种新的生物治疗候选药物被开发出来。目前，开发有效基因疗法最关键的限制因素之一是递送问题。这些疗法需要一种有效的递送系统，能够克服细胞外屏障，如避免颗粒清除机制，靶向特定细胞或组织，并保护核酸有效载荷不被降解。这些方法还必须能够绕过细胞屏障，包括细胞摄取、内体逃逸、核进入和核酸释放(Durymanov 2018)。用于实现基因修饰的基因治疗载体(病毒载体)，是一种高效、安全的递送策略的可行“钥匙”。

尽管在基因治疗开发中使用了许多病毒载体，但腺相关病毒(AAV)和慢病毒(Lentivirus)是最常用的，因为它们是非常有效和可信的模式，并且它们提供了一种将核酸有效递送到体外、体外和体内的细胞中的手段(Naso 2017)。AAV作为基因治疗载体特别有用，因为它们可以穿透细胞并以这种方式引入核酸，从而使遗传物质在靶细胞中保持稳定的结构。慢病毒载体提供了另一种选择，因为它们能够容纳更大尺寸的核酸，并且能够与宿主基因组整合以进行长期表达。这些病毒还能够将核酸引入特定的宿主位点，提供了一种高度靶向的方法。由于AAV与人类致病性疾病无关，因此这些载体能够以低不良反应风险向人类患者提供治疗性蛋白质和药物(Daya 2008)。在越来越多的临床应用中，新一代慢病毒载体也表现出最小的安全性问题(Milone 2018)。由于病毒载体的生产高度依赖于转染，并且当今市场上有如此多不同的选择，因此很难评估和找到最佳的转染试剂和递送载体，以获得具有低细胞毒性的高效细胞系，以用于可靠的临床和研究用途。

聚乙烯亚胺(PEI)作为体内和体外基因转移的金标准转染试剂有着悠久的历史(Zakeri 2018)。PEI是一种聚阳离子聚合物，其工作原理是与核酸形成带正电的复合物，该复合物容易与细胞表面相互作用，导致内吞作用并转运到细胞质中，最终导致PEI核酸复合物递送到细胞核。PEI介导的转染比其他可用的方法有优势。PEI在许多不同的细胞类型中具有良好的耐受性，包括通常用于生物处理的细胞系，并且在贴壁和悬浮细胞培养系统中具有低细胞毒性和高生物相容性(Sawant 2012)。

在过去的十年中，Polysciences开发并推出了一系列独特的、基于PEI的转染试剂，这些试剂具有不同的质量等级(包括cGMP和R&D等级)，从工艺开发到商业生物治疗药物制造都被用作关键原料。Polysciences成立于1961年，在制造独特、高品质的特种化学品方面有着悠久的历史，是众多知名制药和生物技术客户开发基因/细胞治疗产品的值得信赖的合作伙伴。

Polysciences PEI

随着近年来细胞和基因治疗行业的指数级增长，制造用于临床试验和大规模商业治疗的高质量病毒载体的能力至关重要。生产这些产品的生物工艺系统的整体成功取决于各种因素，其中转染试剂是最重要的因素之一。对于投资开发基因/细胞疗法的公司来说，选择合适的合作伙伴是很重要的，这些合作伙伴在生产试剂方面有良好的记录，可以成功推出有效可靠的治疗方法。凭借在制药、医疗器械和生物技术行业生产高质量特种化学品和试剂的60年经验，Polysciences已经证明自己是一个成熟、值得信赖的合作伙伴，可以提供任何规模的高质量、高成本效益的转染试剂，帮助合作伙伴更快地将新疗法推向市场，并最终惠及更多的患者。

Polysciences PEI具有高密度的可质子化氨基，每三分之一的原子是氨基氮，这几乎在任何PH值下都具有很高的缓冲能力。因此，一旦进入核内体，PEI就会破坏液泡，将遗传物质释放到细胞质中。这种逃离核内体的能力，以及与核酸形成稳定复合物的能力，使PEI成为一种高效的基因传递载体，降低了细胞毒性。Polysciences提供一系列研究级PEI产品(PEI MAX™和Transporter 5™)，以及cGMP级PEI产品(MAXgene™GMP)，提供具有成本效益，值得信赖的高品质原材料，适用于任何规模的病毒载体制造。

Polysciences生产的PEI产品具有许多优势，通过临床试验和商业生产，使其成为治疗药物制造商在工艺开发方面值得信赖的选择：

1. 高品质研发和GMP级材料选择

2. 转染效率高，细胞毒性低

3. 病毒/蛋白滴度在任何规模下的高重现性(从小培养皿到大型生物反应器) 

4. 灵活，适合在各种细胞系、质粒和培养基配方中稳定和瞬时转染

5. 所有材料在美国采购和生产，并在符合ISO 13485质量体系的ISO认证设施中生产

6. 具有成本效益

从工艺开发到商业化

生物工艺制造放大序列

Polysciences提供一系列高质量的转染试剂，帮助病毒载体和蛋白质从工艺开发到临床试验和商业生产的顺利过渡。Polysciences的研发级PEI MAX已被学术和工业客户使用了十多年，并在整个文献中被广泛引用。Polysciences还推出了Transporter 5™，这是一种更方便的版本，是值得信赖的PEI MAX的液体形式，即用型，稳定的液体配方。

根据FDA指南开发临床级产品是一个复杂的过程，采购cGMP级原材料是确保产品用于患者安全的最关键部分之一。Polysciences公司于2019年推出了其首款GMP转染试剂MAXgene GMP，遵循严格的cGMP实践，包括严格的配方、制造和质量控制(QC)流程，以确保产品始终符合既定的鉴定、效力、纯度、可追溯性和安全性规范，并具有出色的批对批可重复性。有了这一最新产品，Polysciences现在可以提供一套转染试剂，以满足生物治疗药物开发和制造各个阶段的行业需求。

高重现性和转染效率

PEI MAX和Transporter 5™被设计用于病毒载体生产工艺开发。对于临床试验和商业化，Polysciences推荐MAX gene GMP，该产品有粉末和液体两种形式，符合基因/细胞治疗原料的质量和监管要求。这三种产品都是完全水解的，易于操作，并提供更高的转染效率。

Polysciences的线性PEI试剂被广泛引用，出版物证明了它们适用于工艺开发，以经济有效的方式扩大病毒载体制造的目标。

Polysciences PEI产品批次间转染效率高，如图1所示。这种高转染效率转化为小型和大规模培养的高滴度产量。Griger等人的图2显示了在大型生物反应器中HEK293细胞中rAA8 CM-eGFP的高滴度产率。

Polysciences的PEI产品在不同批次中始终提供高转染效率

图1:悬浮HEK-293T细胞以1 × 10⁶个/mL的剂量接种，用表达gfp的质粒转染3个不同批次的MAXgene GMP/Transporter 5。转染后48小时用流式细胞术检测转染效率。

Polysciences的PEI Max产品在大型生物反应器中培养72小时后产生高滴度的AVV

图2:以1×10⁶ cells/mL转染30mL悬浮HEK293细胞培养瓶，产生rAAV8 CMV-eGFP。转染后48小时从培养基中收获rAAV8，随着时间的推移，培养基中发现的载体数量不断增加(Griger 2015)。

高转染效率的最佳PEI和DNA浓度/比率可以根据细胞类型和其他检测参数而有所不同。Gu等人(2018)对Polyplus®PEIpro®和Polysciences PEI MAX三次转染在悬浮HEK293细胞中产生AAV进行了比较分析，结果显示，与PEIpro相比，PEI MAX的滴度提高了约3倍。Gu等人(2018)使用的检测条件如下图所示：

较低的细胞毒性

优化所有方案参数以产生高效的生物过程至关重要。适当选择转染试剂尤其重要，因为它对整个过程和最终产品收率有重大影响。在整个过程中保持高细胞活力和低毒性也是至关重要的。

有几项研究发现，当使用Polysciences的线性PEI时，转染效率高，细胞毒性低(Aravindan 2009, Dai 2011, Nimesh 2007)。PEI MAX几乎完全去酰化，这有助于提高效率，同时使其成为一种细胞毒性较小的转染试剂。

Delafosse等人(2016)使用PI荧光染料排除法研究了三种基于PEI的转染试剂(PEI MAX、PEI 25k和PEIpro)在293-6E和CHO-3E7细胞系中的细胞毒性，并观察到与PEIpro相比，PEI MAX是两种细胞系中毒性最小的试剂。图3显示了转染三种不同批次MAXgene GMP后HEK 293T细胞的高细胞活力。

三批Polysciences公司的MAXgene GMP产品在细胞中的低毒性

图3:悬浮HEK-293T细胞以1 × 10⁶个/mL的剂量接种，用表达阿达木单抗的质粒转染3个不同批次的MAXgene GMP。分别于24和48小时用ViCell细胞计数器检测细胞活力。数据显示，所有转染反应的活力都很高，表明该试剂批次的毒性很低或没有毒性。

可扩展性和灵活性

Polysciences的PEI试剂适用于广泛的细胞系和细胞类型。它们适用于稳定和瞬时转染，确保在贴壁和悬浮培养中都具有高病毒/蛋白滴度。

由于许多病毒载体制造过程使用源自人胚胎肾(HEK 293)和中国仓鼠卵巢(CHO)细胞的悬浮细胞系，下图显示了Polysciences的PEI与竞争对手PEI产品在两种细胞系中的性能比较数据。

CHO细胞的性能

HEK细胞的性能

结论

生物治疗药物已经成为一系列疾病的有效治疗方法，在检查最终的生物治疗药物时，重要的是要反思整个开发过程。持续不断的发展，伴随着沿途的质量和一致性，最终会产生一种对患者安全有效的卓越生物治疗药物。作为十多年来细胞/基因治疗制造商的重要生产合作伙伴，Polysciences了解这种连续性，以及从早期阶段到关键试验和最终给药到患者的持续开发过程中对优质原材料的需求。

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