报告题目：How free cationic chains promote gene transfection
报告人：吴奇 院士
香港中文大学，苏州大学顾问和客座教授
网址 http://chiwu.chem.cuhk.edu.hk; 电邮 chiwu@cuhk.edu.hk
报告地点：独墅湖校区907楼1101报告厅
报告时间：2012年3月19日星期一下午1:30-3:00
欢迎感兴趣的师生踊跃参加!
吴奇院士简介：
吴 奇: 博士、香港中文大学伟伦化学讲座教授和物理荣誉教授、美国物理学会(APS, Fellow)、中国科学院院士。1982年毕业于中国科技大学近代化学系化学物理专业后，赴美国纽约州立大学石溪分校，师从朱鹏年教授。1987年9月获化学学科哲学博士学位后，继续在该校化学系任博士后研究员至1989年5月。1989-1992年在德国BASF公司，先为洪堡基金会客座研究员一年，后获永久雇用，任激光光散射实验室主管。1992年起在香港中文大学任教。1995年受聘为母校化学物理系教授，并获中国国家自然科学基金委杰出青年基金资助，在中国科技大学建立其第二大分子胶体和溶液实验室，侧重研究有关大分子物理和胶体化学方面的问题。
作为当今世界上最有影响的激光光散射专家之一，吴奇教授和他的实验室以在高分子溶液，凝(冻)胶网络，大分子胶体等方面的工作成名。他们率先完成了聚四氟乙烯(塑料王)等难解高聚物分子量分布的经典测定；首次在实验上验证了高分子线团链在溶液中蜷缩和伸展两个相变过程，其发现的链融化球态被誉为高分子研究中的一个地标；利用粘弹性阐明了大分子组装或聚集体的动力学稳定机理以及创立了粒度与稳定剂之间的定量关系；揭示了大分子溶液和胶体中慢弛豫模式源于由相互作用的链或粒子构成的“笼子”效应并寻获了一个测定溶液准理想状态的全新方法；提出了自由阳离子链影响基因转染效率的全新假说，另辟了一条研发低毒、高效非病毒载体的新路。吴奇教授曾获首届郭沫若奖学金；德国洪堡研究奖学金；国家杰出青年基金；查氏求是基金会“求是”杰出青年学者奖；中国化学会高分子年会特别邀请报告奖；香港裘槎基金会杰出研究奖；中国科学院杰出青年科学家奖；美国加州理工学院LIAO学者和国家自然科学二等奖。
目前，吴奇教授在香港中文大学和母校中国科技大学已培养四十名博士生（大陆十九名，香港中大二十一名）和八名硕士生。两名科大博士生曾荣获查氏求是基金会“求是”优秀研究生奖。首位博士生于2001年毕业时，其博士论文《高分子链在胶体粒子表面上的构象》获中国科学院院长特别奖。吴奇教授也因此被评为中科院优秀博士生导师。
吴奇教授还曾和现兼任中文杂志《化学物理学报》,《应用化学》和《高分子学报》编委;《高等学校化学学报》副主编(2006）；以及英文杂志《The Chinese Journal of Polymer Science》; 立陶宛《Materials Sciences》; 加拿大《Polymer Networks & Blends》; 英国《Polymer》; 英国皇家学会《Polymer Chemistry》；美国化学会《Macromolecules》(2006-,任副主编) 和《Langmuir》编委；以及于2007年起任德国《Macromolecular Journals》执行顾问。他还先后曾荣任安徽师范大学(1994); 南开大学(1998); 深圳大学(1998); 兰州大学(1999); 中科院上海有机化学研究所(2000); 福建师范大学(2001); 浙江大学(2001); 复旦大学(2002); 合肥工业大学(2002); 中山大学(2002)；武汉大学(2003)；华东科技大学(2005); 南京大学(2009）客座教授，以及中科院北京化学研究所荣誉教授（2003)；华中科技大学顾问教授（2004）；苏州大学顾问和客座教授(2009）。
吴奇教授目前的主要研究方向是“集合成化学，高分子物理和分子生物之成，设计和执行决定性的实验来回答一些与大分子，生物以及胶体有关的重要问题。”其中包括，分子药物非病毒载体的设计与研发；与神经退化型疾病有关的蛋白聚集的初始成核过程；功能性大分子的设计，合成和自组装；大分子溶液和凝胶网络的动力学与结构；以及难解和特殊高分子的分子特性。最近，他的研究主要移向与生物有关的问题，特别是分子医药和化学生物学。其研究详情可从相关网站获取：http://chiwu.chem.cuhk.edu.hk
报告内容摘要：
After unearthing that it is those cationic polyethyleneimine (PEI) chains free in the mixture of polymeric non-viral vector and DNA that promote the gene transfection, we have spent the last few years to understand the captioned question by using a combination of chemical synthesis, physical characterization and molecular biology. We have studied the dynamics of the complexation between different PEI chains and plasmid DNA (pDNA) and their subsequent in-vitro gene transfection under different conditions. Our results showed that 1) for longer PEI chains (~25 kg/mol) their topology has a little effect on the gene transfection, but for short chains (~2 kg/mol) linear chains are much more effective than branched ones; 2) in the presence of free cationic chains the micro-environment of the PEI/DNA polyplexes in the intracellular space remains neutral (pH ~ 7), implying that they are not fused with the earlier endosomes and developed into the later endolysosomes; and 3) free cationic chains are not only entered the cell via pinocytosis but also embedded inside the cell membrane as well as in the membranes of different organelles, including nucleus. Our current results and previous literature data lead us a hypothesis about the role of free cationic chains in the promotion of the gene transfection. Namely, It is those long embedded cationic chains (~15 nm or longer) interact with the anionic inner membrane signal proteins and lipids so that the fusion between ingested polyplex-containing vesicles and earlier endosomes is disrupted, and at the same time, the embedded chains weaken/destabilize the vesicle membrane so that the escape of the polyplexe from the vesicle becomes easier. Experimental confirmation of our hypothesis will lead to a completely new direction in the development of non-viral vectors for molecular medicines, including the gene transfection.
高分子科学与工程系
材料与化学化工学部
2012－3－16
