Advanced Healthcare Materials: 新型非阳离子型脂质纳米颗粒用于蛋白质输运

蛋白质在维持细胞正常结构和功能方面发挥着重要作用。蛋白质的缺失或者结构改变有可能导致严重的疾病。当前用于临床治疗的大部分基于蛋白质和多肽类的药物靶向于细胞外或者细胞膜上的靶标。如何将作用靶标位于细胞内部的蛋白质类药物输运进细胞内并保持其结构和功能,是一项长期的挑战。已经发展出来的蛋白质胞内输运策略,如物理方法(显微注射法,电穿孔,超声辅助转染等)和生物化学的方法(超分子结合,共价键接,物理包覆等)也各有优缺点。基于阳离子型的脂质纳米颗粒已经被成功用于蛋白质的胞内运输,但其普适性和生物安全性的问题并没有被很好地解决。

针对这一问题,美国塔夫茨大学生物医学工程系许巧兵教授和合作者提出了一项新的策略。他们利用多聚组氨酸标签(His-Tag)与螯合有镍离子的氮川三乙酸(Ni-NTA)基团之间的相互作用,构建了基于非阳离子型脂质纳米颗粒的蛋白质胞内运输体系。

由于多聚组氨酸标签具有与细菌转录和翻译机制兼容性好,对目的蛋白高级结构和生物活性影响小,免疫原性相对较低,利用固定化金属离子亲和色谱纯化方便等多重优势,其已被广泛应用于生物工程中重组蛋白的分离和检测。受到已有的基于合成高分子和多肽体系的启发,充分利用重组蛋白上面的多聚组氨酸标签与螯合有镍离子的氮川三乙酸基团之间的超分子络合作用,许巧兵等人合成了一系列含有氮川三乙酸基团的脂质分子,并将其与其他助剂(包括胆固醇,磷脂,以及两亲性大分子)混合制得不同尺寸和组分的脂质纳米颗粒。在镍离子存在的情况下,这些纳米颗粒可以高效的结合含有多聚组氨酸标签的蛋白质。该研究团队首先证明了该纳米输运体系可以将含有多聚组氨酸标签的绿色荧光蛋白成功递送进HeLa细胞,且胆固醇、网格蛋白、发动蛋白在其细胞内在化过程中起到了重要作用。随后的实验表明,该体系也可以将含有多聚组氨酸标签的GFP-Cre重组蛋白,以及Cas9:sgRNA核糖核蛋白复合物分别运输进DsRed-HeLa和GFP-HEK细胞系,并实现基因编辑的效果。总的来讲,该研究为发展普适、低毒的蛋白质纳米载体提供了新思路。

 

相关结果以“Intracellular Delivery of His-Tagged Genome-Editing Proteins Enabled by Nitrilotriacetic Acid–Containing Lipidoid Nanoparticles”为题发表在Advanced Healthcare Materials( https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.201800996?af=R)上。本文作者依次为美国塔夫茨大学生物医学工程系李亚民博士,Alice Li,许巧兵教授。

Speak Your Mind

*