COVID-19 팬데믹 이후 많은 관심을 받은 mRNA 백신은 암 면역치료나 유전병 치료에도 적용될 수 있도록 연구가 진행 중에 있다. In vitro transcribed (IVT) mRNA는 plasmid DNA를 주형으로 하여 세포 밖에서 합성되는 mRNA로, 조절된 유전자 발현을 유도할 수 있지만 그 자체로는 잘 분해된다는 단점이 있다. 따라서, 이 IVT mRNA를 세포 안으로 안정적으로 잘 전달하는 것이 약물 전달의 핵심이다. Lipid nanoparticle (LNP)나 polyplex와 같은 non-viral delivery vehicle들은 앞서 말했던 nuclease로부터의 보호와 cellular uptake의 기능을 잘 수행해내는 대표적인 예시들이다. 이들 중 polyplex는 수용액 상에서 만들기 쉽고, 구조 변경이 비교적 쉬워서 고분자의 다양한 기능들을 유도할 수 있다.
본 연구에서는, β-amino acid N-thiocarboxyanhydrides (β-NTAs)를 open-vessel ring opening polymerization을 통해 새로운 poly-β-peptide를 합성하였다. 새로운 합성 프로토콜을 통해 다양한 Degree of polymerization (DP)을 갖는 poly-β-peptide를 높은 수율과 낮은 분산성을 갖게 합성할 수 있게 되었다. 또한, 다양한 길이를 갖는 PEG를 고분자인 poly(benzyl-β³-LCHG)에 붙여서 polyplex 형성에 미치는 영향을 여러가지 측면에서 확인하였다.
또한, pKa 값을 조절하여 endosomal escape를 유도하는 cationic moiety로 DET (Diethylenetriamine)를, log P 값을 조절하여 colloidal stability를 조절하는 hydrophobic moiety로 CHE (2-Cyclohexylethylamine)를 통해 다양한 길이의 PEG를 가진 PGly(DET/CHE)를 만들었다. 이를 통해, PEG 길이에 따라 만들어지는 고분자의 생리화학적 특성과 생물학적 특성이 어떻게 달라지는지를 비교하고 더 나아가 세포 및 쥐에서의 mRNA 발현 정도를 비교 분석하였다.