基于DNA的基因转染和基于siRNA的基因沉默技术是基因治疗的两种策略,在治疗和控制先天性遗传疾病或后天获得性疾病上有着很大的发展潜力。基因治疗的主要瓶颈是缺少安全而有效的基因传递载体。目前,最为有效的载体是病毒载体。但是病毒载体具有免疫原性等致命缺点,因此开发安全而高效的非病毒载体迫在眉睫。在众多的非病毒载体中,聚阳离子树形分子具有纳米尺寸的球状结构、规整的树状分支单元和对称的径向结构,是一类理想的核酸载体。目前作为核酸传递载体被研究得最为深入的树形分子是聚酰胺-胺类(PAMAM)树形分子,部分降解的PAMAM树形分子由于具有更加柔顺的结构,比完整的PAMAM具有更高的基因转染效率。因此,本论文的工作就是围绕着开发一类具有精确可控的柔顺结构的PAMAM树形分子作为高效的核酸药物传递载体用于基因治疗而展开。我们以三乙醇胺(TEA)为核,设计合成了一类具有柔顺结构的PAMAM树形分子。我们运用传统的PAMAM树形分子合成方法,即重复交替的Michael加成和酰胺化反应,得到了1-7代PAMAM树形分子。对于所得到的树形分子,我们首先运用红外、核磁、质谱、高效液相色谱和凝胶渗透色谱等表征手段对其结构和纯度进行表征,然后运用计算机模拟研究了其结构构象以及与核酸的相互作用。结果表明,我们合成的以TEA为核的PAMAM树形分子具有柔顺的结构。我们继而运用了凝胶电泳、透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)等技术研究了我们的树形分子与DNA或siRNA的相互作用情况。结果表明,我们的树形分子能与核酸形成稳定的纳米复合物(约150 nm),有效地保护核酸不被核酸酶所降解。我们进一步用共聚焦荧光显微镜以及各种特异性抑制剂和生物标记物考察了树形分子／DNA或siRNA纳米颗粒的细胞摄入的情况。我们发现,这些纳米颗粒能够有效地通过巨胞饮作用被细胞摄入接下来,我们研究了树形分子介导的DNA在体内和体外的传递情况。我们采用荧光素酶和绿色荧光蛋白两个模型体系,分别在HeLa细胞和难以转染的纤维原细胞LMTK-细胞上,测试我们的树形分子运载DNA的能力。我们发现,高代的树形分子(G≥5)在两类细胞上都有很高的基因转染效率。同时,我们选择在小鼠胸腺器官中考察了树形分子介导DNA的转染情况。结果证实了我们的树形分子能够在体内介导安全有效的DNA转染,是一类高效的基因载体。与此同时,我们研究了树形分子在前列腺癌症(castrate-resistant prostate cancer, CRPC) PC-3细胞中介导的siRNA传递靶向热休克蛋白27(Hsp27)产生的抗癌效果。Hsp27蛋白是前列腺癌症研究中一类极具吸引力的治疗靶标。结果表明,树形分子介导的siRNA传递能产生有效而且特异性的基因沉默效果,使得Hsp27 mRNA和蛋白的表达被抑制,从而引起显著的细胞调亡,并产生抗癌效果。同时,我们的这类树形分子并没有明显的毒性,这为进一步的体内siRNA传递的研究提供了可能性。以上研究证明,我们的PAMAM树形分子是一种有效的siRNA传递载体,其介导的siRNA靶向Hsp27将成为一种很有潜力的治疗前列腺癌症的方法。综上所述,我们设计合成的以TEA为核的PAMAM树形分子具有柔顺的结构,能够与核酸形成稳定的复合物,有效地保护核酸不被降解,同时能促进核酸被细胞所摄入。而且,此类树形分子能够在体内和体外有效地传递DNA,产生很高的基因转染效率；同时它也是非常有效的siRNA载体,能在前列腺癌症细胞中介导有效的基因沉默,并产生明显的抗癌效果。因此,此类树形分子是一类安全有效的核酸传递载体,在未来的基因治疗中有着广泛的应用前景。