科學家建立高效運載胞內蛋白質技術

　　5月16日，中國科學院上海生命科學研究院（人口健康領域）宋海云研究組與上海應用物理研究所樊春海組合作的研究論文Nanodiamonds Mediate Oral Delivery of Proteins for Stem Cell Activation and Intestinal Remodeling in Drosophila 在線發表于ACS Applied Materials & Interfaces 雜志。該研究利用功能化的納米金剛石（nanodiamonds，NDs）實現了蛋白質的高效裝載、跨越細胞屏障和發揮細胞內功能，并進一步利用口服的NDs-蛋白質復合物在果蠅體內進行了腸干細胞激活和腸道重塑。

　　蛋白質功能的異常與各種疾病的發生密切相關。與利用化合物分子和基因療法糾正蛋白質功能異常的方法相比，直接運送功能性蛋白質的方式具有更好的特異性和安全性。但轉運胞內蛋白質需要克服幾個難點：1）多數蛋白質難以直接跨越組織和細胞屏障；2）多數蛋白質載體在細胞內會進入內吞體-溶酶體途徑，導致蛋白質降解；3）進入細胞的蛋白質不易與載體分離，影響其功能。因此，相關研究尤其是針對體內的研究，還處于初步階段。

　　漫威世界無限寶石中的空間寶石能夠將物體轉移至任何空間。而現實生活中，有一種被稱為納米金剛石（NDs）的材料具有很強的表面吸附能力，常被用來運載藥物小分子。那么，NDs是否也能運載功能性蛋白質呢？本工作中，研究人員發現NDs不僅能高效地裝載各種蛋白質，而且進入細胞內的NDs能夠避免與早期內吞體融合，從而防止了蛋白質降解。雖然之前的研究也發現某些納米材料能夠從內吞體或溶酶體中逃離，但不與內吞體融合的現象還是首次被觀察到。然而，研究人員也觀察到，進入細胞后代蛋白質仍然牢固地定位于NDs上，不能有效地釋放出來。為了克服這一問題，研究人員從敦煌壁畫中飛天仙女的裝束得到靈感，將多聚賴氨酸纏繞在NDs表面，極大地促進了蛋白質在細胞內的釋放過程。作為體內應用的例子，果蠅食物中的NDs-蛋白質復合物能夠有效地將蛋白質載入腸細胞并引發干細胞激活。

　　該研究得到科技部、國家自然科學基金委和中科院的資助。