PNAS：首个重组蛋白给药载体

生物通报道  寻找可将药物送至机体内靶点的生物相容性载体免不了许多重大的挑战。除了制造和负载这些载体等实用性问题，载体还必须能与药物一起有效发挥作用，且服用安全。像双层气泡样的空心胶囊（囊泡）是理想的选择，因为机体天然就生成相似的结构将化合物从一个地方运送至另一个地方。然而发现合适的分子组装成胶囊，当前仍存在困难。

现在来自宾夕法尼亚大学的研究人员开发出了一种新方法可生成载体，并微调它们的形状。他们利用在葵花籽中发现的一种蛋白，通过遗传工程技术生成了多种可组装成囊泡或其他有用结构的蛋白质分子。这一研究成果发布在《美国科学院院刊》（PNAS）上。

“据我们所知，这是第一个由重组蛋白制成的囊泡，”宾夕法尼亚大学生物工程学教授Daniel A. Hammer说。

重组蛋白是为大家普遍接受的一种技术的产品。这一技术涉及将一段设计好的基因序列导入宿主生物体内（大多数情况下是大肠杆菌），从而使生物体生成通常情况下不会合成的蛋白质。

Hammer研究小组在近十年里都在致力寻找一种蛋白质，其具有生物相容性，能够通过重组方法生成，最为重要的是能够被诱导形成囊泡。

Hammer说：“我们发现的是一种称为oleosin的分子。它是一种存在于葵花籽和芝麻籽中的表面活性蛋白。”

表面活性剂是一类皂素类化合物，其具有截然不同的两面：一面亲水，另一面疏水。它们能够在溶液中生成多种结构，但生成囊泡却少见。最常见的是用表面活性剂生成微胶粒，在这种微胶粒中单层分子聚集，外面为亲水的部分，里面为疏水的部分。微胶粒携带药物的能力有限。与之相比，囊泡具有对齐的双层，两疏水面彼此相对。亲水内空泡使得可以运输大量负荷的混悬在水中的水溶性分子。因为许多药物是水溶性的，囊泡为药物传递提供了明显的优势。

由于他们的蛋白是一种日常可食用的蛋白，研究人员非常有信心oleosin囊泡将在药物传递应用中，尤其是口服药物传递方面吸引极大的兴趣。今后的工作将继续在功能组中增加基因以使囊泡靶向确定的组织，以及确定蛋白质在到达靶点时是否会被诱导改变形状。
 
Hammer 说：“这项研究开启利用可变换模体使我们在例如酸度改变等不同的信号情况下释放高浓度药物的可能性。肿瘤微环境和肿瘤内部已知是酸性的，因此在酸性环境下会分解的囊泡将是极其有价值的。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Self-assembly of tunable protein suprastructures from recombinant oleosin

Using recombinant amphiphilic proteins to self-assemble suprastructures would allow precise control over surfactant chemistry and the facile incorporation of biological functionality. We used cryo-TEM to confirm self-assembled structures from recombinantly produced mutants of the naturally occurring sunflower protein, oleosin. We studied the phase behavior of protein self-assembly as a function of solution ionic strength and protein hydrophilic fraction, observing nanometric fibers, sheets, and vesicles. Vesicle membrane thickness correlated with increasing hydrophilic fraction for a fixed hydrophobic domain length. The existence of a bilayer membrane was corroborated in giant vesicles through the localized encapsulation of hydrophobic Nile red and hydrophilic calcein. Circular dichroism revealed that changes in nanostructural morphology in this family of mutants was unrelated to changes in secondary structure. Ultimately, we envision the use of recombinant techniques to introduce novel functionality into these materials for biological applications.