基因治疗是攻克威胁人类健康的重大疾病

基因是具有遗传效应的 DNA 片段，基因治疗就是通过纠正患病细胞缺陷基因或者调控转化细胞内特定蛋白因子的表达而发挥作用，它被认为是攻克威胁人类健康的重大疾病，如癌症、帕金森症等应用前景的治疗手段。
基因治疗构造的核酸分子在递送过程中非常容易被对应的DNA酶降解，因此要用基因载体将目的基因包裹起来，防止被酶降解，被包裹的基因到达细胞质之后，基因载体还应将核酸分子释放出来，让其表达。
高分子量聚阳离子是目前应用的基因载体之一，但其高细胞毒性限制了它的临床应用，且其本身带有大量正电荷，在人体血清中容易吸附带负电的血清蛋白发生聚集，从而被排出体外。目前，缺乏、低毒的基因载体材料已成为基因治疗的zui大障碍之一，但其研究一直进展缓慢。
小分子聚乙烯亚胺，其转化细胞毒性低，且廉价易得，在核酸载体应用方面受到越来越多的关注。但是，此前聚乙烯亚胺在干细胞和原代细胞中转染效率极低，因此无法满足基因治疗的载体要求。
研究发现，小分子聚阳离子的转染效率明显低于其对应的高分子量聚阳离子，这很大程度上是因为它们对 DNA 的作用力不够强，压缩 DNA 不够紧密。研究人员随后在小分子聚乙烯亚胺上修饰一种生物体内可还原的锌配位二甲基吡啶胺(Zn-DPA)衍生物，得到安全的聚合物Zn-PD。
人体 DNA 中含有大量磷酸酯组分，与Zn-DPA衍生物具有非常强的相互作用，用Zn-DPA衍生物修饰小分子聚乙烯亚胺，得到的Zn-PD作为基因载体可以有效增强DNA压缩能力；另一方面，细胞膜包含大量的磷脂双分子层，与Zn-DPA衍生物之间的强相互作用可以促进复合物的细胞内吞，这大大提升了Zn-PD转染率。
该研究还发现，Zn-DPA不仅在常规转化细胞系，还在干细胞和原代细胞中展现出高于商业化转染试剂Xfect和PEI25k 1-2个数量级的转染效率。该方法成功将廉价的小分子聚乙烯亚胺转化为低毒的核酸载体材料，并且对其它类别的聚阳离子载体材料修饰具有重要的借鉴意义。