科学家建立高效运载胞内蛋白质技术

　　5月16日，中国科学院上海生命科学研究院（人口健康领域）宋海云研究组与上海应用物理研究所樊春海组合作的研究论文Nanodiamonds Mediate Oral Delivery of Proteins for Stem Cell Activation and Intestinal Remodeling in Drosophila 在线发表于ACS Applied Materials & Interfaces 杂志。该研究利用功能化的纳米金刚石（nanodiamonds，NDs）实现了蛋白质的高效装载、跨越细胞屏障和发挥细胞内功能，并进一步利用口服的NDs-蛋白质复合物在果蝇体内进行了肠干细胞激活和肠道重塑。

　　蛋白质功能的异常与各种疾病的发生密切相关。与利用化合物分子和基因疗法纠正蛋白质功能异常的方法相比，直接运送功能性蛋白质的方式具有更好的特异性和安全性。但转运胞内蛋白质需要克服几个难点：1）多数蛋白质难以直接跨越组织和细胞屏障；2）多数蛋白质载体在细胞内会进入内吞体-溶酶体途径，导致蛋白质降解；3）进入细胞的蛋白质不易与载体分离，影响其功能。因此，相关研究尤其是针对体内的研究，还处于初步阶段。

　　漫威世界无限宝石中的空间宝石能够将物体转移至任何空间。而现实生活中，有一种被称为纳米金刚石（NDs）的材料具有很强的表面吸附能力，常被用来运载药物小分子。那么，NDs是否也能运载功能性蛋白质呢？本工作中，研究人员发现NDs不仅能高效地装载各种蛋白质，而且进入细胞内的NDs能够避免与早期内吞体融合，从而防止了蛋白质降解。虽然之前的研究也发现某些纳米材料能够从内吞体或溶酶体中逃离，但不与内吞体融合的现象还是首次被观察到。然而，研究人员也观察到，进入细胞后代蛋白质仍然牢固地定位于NDs上，不能有效地释放出来。为了克服这一问题，研究人员从敦煌壁画中飞天仙女的装束得到灵感，将多聚赖氨酸缠绕在NDs表面，极大地促进了蛋白质在细胞内的释放过程。作为体内应用的例子，果蝇食物中的NDs-蛋白质复合物能够有效地将蛋白质载入肠细胞并引发干细胞激活。

　　该研究得到科技部、国家自然科学基金委和中科院的资助。