一种靶向线粒体并可高效杀伤肿瘤细胞的多肽-纳米金组装体系

借助纳米生物技术的飞速发展,纳米药物以及纳米输运系统在基础研究和临床医学领域展现出良好的发展势头。在众多的纳米材料中,纳米金颗粒具有生物安全,理化均一,表面易修饰等优点,因而被广泛应用于纳米药物系统的研究。传统的纳米金表面功能化的方法有很多种,大多是在纳米金表面进行单层修饰,即同时混合包裹不同功能的多肽,核酸,PEG等。在此过程中要求同时完成包裹结构形成、稳定和功能化,其不仅难以标准化,且各成分的比例稍有变动,对结果可能产生很大的影响。再者,单层修饰容易产生颗粒的聚集(比如,SH-PEG交联的阳离子多肽直接包裹可引起聚集)。这样的体系稳定优化的过程繁琐,导致包裹分子的功能多样性受到了限制。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所费浩研究员课题组针对这一问题,设计了一种基于金纳米粒子的多肽层层偶联组装体系。该组装体系集荧光成像,高效入胞,线粒体靶向输运等功能于一身,且具有低毒性,高稳定性等特点。

该体系利用基于生物素与亲和素的特异性相互作用,在金纳米表面实现多层次的多肽偶联修饰。首先以带有生物素标记的CALNN类肽稳定金纳米颗粒。进而用生物素接口连接亲和素中间层,其对称四聚体结构可以在内侧与两个生物素结合后,暴露两个外侧的生物素结合位点,便于最外层功能分子的进一步组装。该中间层还可定量控制金颗粒上外层功能分子的密度,避免因过度修饰而导致的金颗粒聚集。最外层的开放设计,解除了包裹分子的多样性限制,对所需的功能分子标记生物素后,都可装载到此纳米组装体系上。细胞成像研究结果表明,该组装体系通过caveolae介导的内吞途径进入细胞,表现出高度的线粒体靶向定位功能,因而尤其适合载运与线粒体疾病相关的药物或需要通过线粒体发挥作用的功能多肽。研究者进而在纳米金组装平台上装载了阳离子型双亲多肽KLA,利用其线粒体定位,使KLA诱发细胞凋亡,而其纳米表面的多价化效应有效提高了纳米颗粒与作用靶点的结合效率,使其毒性比KLA单体多肽提高了数千倍,展示出高效杀伤肿瘤细胞的功能。