【科研动态】Biomaterials特邀综述:用于蛋白质胞内递送中的高分子设计
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【科研动态】Biomaterials特邀综述:用于蛋白质胞内递送中的高分子设计
发布时间:2019-08-16        浏览次数:694

  蛋白质胞内递送对于蛋白质类药物的开发以及生物学基础研究具有重要的意义。目前报道的递送方法大多需要对被递送的蛋白质分子进行生物或化学改性,操作复杂且不利于其活性的维持。发展高效、普适且无需对蛋白进行任何修饰的载体系统是蛋白质胞内递送领域所面临的主要挑战。华南软物质科学与技术高等研究院的吕佳等人应邀在Biomaterials(2019, 218, 119358)发表了专题综述,系统地总结了课题组在该领域取得的研究进展,阐述了面向蛋白质胞内递送的高分子载体设计理念,讨论了功能化修饰的高分子在蛋白质胞内递送中的构效关系,为蛋白质胞内递送载体的理性设计提供了科学依据。

 

  蛋白质分子量较大、带电性质复杂,因此蛋白质无法像核酸一样通过静电相互作用与阳离子高分子结合形成稳定的转染复合物。如何有效结合蛋白质形成稳定的转染复合物是阳离子高分子作为蛋白质胞内递送载体所面临的主要挑战。阳离子高分子易于进行功能化修饰,在阳离子高分子上引入能够增强高分子与蛋白质结合的官能团,同时减少高分子之间的排斥力可以有效增强高分子与蛋白质的结合,提高转染复合物的稳定性和蛋白质胞内递送性能(图1)。比如,苯硼酸修饰的阳离子高分子可以通过离子键、氮-硼配位键以及阳离子-π相互作用结合蛋白质、增强转染复合物的稳定性(图2);苯胍基团的修饰可以帮助阳离子高分子通过离子键、氢键、盐桥等多重作用力结合蛋白质(图3);含氟高分子可以借助其优异的自组装性能与蛋白质复合形成稳定的转染复合物(图4)。该综述着重介绍了上述功能基团修饰的阳离子高分子在蛋白质胞内中的应用,并阐述了目前蛋白质递送领域中存在的机遇和挑战。该论文的第一作者为华南软物质科学与技术高等研究院的博士后吕佳。

图1. 蛋白质胞内递送载体的设计原理。(a)阳离子高分子通过静电相互作用结合带大量负电荷的核酸分子;(b)阳离子高分子难以通过静电相互作用结合蛋白质形成稳定的复合物;(c)通过增强高分子与蛋白质间的亲和力,降低阳离子高分子间的排斥来设计蛋白质胞内递送载体。

 

图2. 苯硼酸修饰的阳离子高分子作为蛋白质胞内递送载体。(a)苯硼酸修饰的阳离子高分子通过离子键、氮-硼配位等作用力结合蛋白质;(b)苯硼酸化学结构对蛋白质胞内递送效率的影响;(c)苯硼酸修饰的高分子适用于不同分子量、等电点的蛋白质(Science Advances, 2019, 5, eaaw8922;Chem. Mater., 2019, 31, 1956-1965)。

 

图 3苯胍修饰的阳离子高分子在蛋白质胞内递送中的应用(Nano Lett., 2017, 17, 1678-1684; Biomaterials, 2019, 207, 1-9)。

 

图4. 含氟高分子作为蛋白质胞内递送载体(Nat. Commun., 2018, 9, 1377;Biomaterials, 2018, 182, 167-175;Small, 2019, 15, 1900936)。

Jia Lv, Qianqian Fan, Hui Wang, Yiyun Cheng*. Polymers for cytosolic protein delivery. Biomaterials, 2019, 218, 119358.

论文链接: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119358 


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