Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
1.1 DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
1.2 Polyelectrolytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
1.3 DNA/Polycation Complexes . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 112
1.4 Application in Gene Therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
2 Polycation/DNA Complexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
2.1 Water-Soluble Polycations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
2.2 Amphiphilic Polycations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
3 Polyampholyte/DNA Complexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
3.1 Polyzwitterions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
3.2 Polyamphoters . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 179
4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 182
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Abbreviations
AFM
Atomic force microscopy
Arg
Arginine
bp
Base pair
CAC
Critical aggregation concentration
CMC
Critical micelle concentration
CMV
Cytomegalovirus
COS (cells)
CV-1 (simian) cell line carrying the SV40 genetic material
ctDNA
Calf thymus DNA
Da
Dalton, g.mol
À1
DLS
Dynamic light scattering
DLVO
Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek theory
DNA
Deoxyribonucleic acid
DP
Degree of polymerization
ds
Double stranded
EGFP
Enhanced green fluorescent protein
EM
Electron microscopy
EtBr
Ethidium bromide
Glu
Glutamic acid
HEK (cells)
Human embryonic kidney cell line
HepG2 (cells) Human hepatocarcinoma cell line with epithelial morphology
His
Histidine
HIV
Human immunodeficiency virus
IPEC
Interpolylectrolyte complex
LPEI
Linear polyethyleneimine
LS
Light scattering
Luc
Luciferase
Lys
Lysine
MPC
2-Methacryloxyethyl phosphorylcholine
104
A. Bertin
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
1.1 DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
1.2 Polyelectrolytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
1.3 DNA/Polycation Complexes . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 112
1.4 Application in Gene Therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
2 Polycation/DNA Complexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
2.1 Water-Soluble Polycations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
2.2 Amphiphilic Polycations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
3 Polyampholyte/DNA Complexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
3.1 Polyzwitterions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
3.2 Polyamphoters . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 179
4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 182
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Abbreviations
AFM
Atomic force microscopy
Arg
Arginine
bp
Base pair
CAC
Critical aggregation concentration
CMC
Critical micelle concentration
CMV
Cytomegalovirus
COS (cells)
CV-1 (simian) cell line carrying the SV40 genetic material
ctDNA
Calf thymus DNA
Da
Dalton, g.mol
À1
DLS
Dynamic light scattering
DLVO
Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek theory
DNA
Deoxyribonucleic acid
DP
Degree of polymerization
ds
Double stranded
EGFP
Enhanced green fluorescent protein
EM
Electron microscopy
EtBr
Ethidium bromide
Glu
Glutamic acid
HEK (cells)
Human embryonic kidney cell line
HepG2 (cells) Human hepatocarcinoma cell line with epithelial morphology
His
Histidine
HIV
Human immunodeficiency virus
IPEC
Interpolylectrolyte complex
LPEI
Linear polyethyleneimine
LS
Light scattering
Luc
Luciferase
Lys
Lysine
MPC
2-Methacryloxyethyl phosphorylcholine
104
A. Bertin