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基因治疗是一种为病人体细胞提供所需的基因物质,使其能够产生纠正或调节疾病的特异性蛋白的方法。近年来,越来越多的基因治疗研究已经在基础研究和临床研究方面取得巨大的进展。这些研究进展使基因治疗有希望成为治疗遗传或后天疾病（如心血管病和癌症等）的有效手段。 自从科学家成功完成人类基因组序列图后,基因治疗从治疗基因的克隆研究转移到了基因传递的研究。在基因治疗领域中,基因传递系统被用来将编码治疗蛋白序列的外源DNA引入到靶向细胞内,使之得到有效表达。目前已经发展了几种基因传递系统来促进体外或体内的基因表达。其中,病毒载体转染效率高,被用于首例人类基因治疗实验。然而,病毒载体的安全隐患（包括免疫原反应以及病毒自我复制的风险）和复杂昂贵的制备过程都限制了病毒载体的使用。这些不足促使人们致力于发展非病毒基因传递系统,如阳离子脂质体,聚合物及其它机械或电子相关的基因传递系统。在非病毒基因传递系统中,新型的生物相容的高分子基因载体得到了越来越多的关注。 尽管高分子基因载体在安全,免疫原反应和突变方面优越于病毒载体,但通常高分子基因载体的细胞毒性较高,转染效率较低。高分子载体用于基因治疗的主要限制因素在于不能有效的介导质粒DNA在细胞内进行传递（质粒DNA逃逸出内涵体,传递到细胞质,并进入细胞核进行表达）。因此,第一章探索了质粒DNA在细胞内、外的传递过程中所遇到的一系列障碍,并详细介绍了针对细胞内、外的传递障碍,新型高分子基因传递系统的设计以及最近所取得的进展,最后指出设计更加安全有效的高分子基因载体的新方向。 聚酰胺-胺（PAMAM）树形高分子是一类高度分枝的单分散性高分子,呈纳米尺寸的球状,表面带有很多伯氨基团。1993年Haensler等人首次将聚酰胺-胺树形高分子用作基因传递载体,在大量的悬浮或贴壁的哺乳动物细胞中介导了高效的基因转染。它们具有有利的pKa值,化学结构可以精确控制,毒性较低,因此大量研究使用树形高分子考察新的分子设计与体内外转染效率的联系。在第2章中,我们合成了从第1代到第8代以间苯三甲酸为核的聚酰胺-胺树型分子（G1～G8）,并考察了树型分子的核以及代数对树型分子/DNA复合物的形成和转染效率的影响.G1～G8的化学结构使用红外（F7-IR）,核磁共振（H NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）进行表征。使用凝胶电泳和溴化乙啶置换实验考察G4～G8各代树型分子与DNA的复合能力.结果表明这5种树型分子在N/P比大于或等于1时能够完全阻止DNA在琼脂糖凝胶上的电场迁移。使用MTT方法评价它们在HeLa细胞中的细胞毒性。结果表明树型分子的细胞毒性随树型分子代数的增加而增加。G4～G8各代树形高分子的半致死浓度(LD50)分别为628,236,79,82和77μg/ml,高于广泛使用的聚乙烯亚胺（PEI）和聚赖氨酸（PLL）。光散射结果显示G6,G7和G8能紧密缩合DNA形成直径约为100～300nm的复合物,而G4和G5和DNA形成粒径很大的聚集体。考察了G4～G8各代树形高分子在HeLa,COS7和大鼠原代肝细胞中的转染效率。树形高分子介导的转染效率高低依次为G6>G7>G8>G5>G4。G6的转染效率最高,与PEI相等。使用酸碱滴定方法发现G6在pH5.5～6.4 范围内具有较高的缓冲能力（pKa≈6）,而且 Bafi lomycin A1能