混合纳米管技术突破：高效细胞内蛋白递送系统问世

在现代医学研究和治疗领域，细胞内蛋白质递送技术发挥着至关重要的作用。它不仅有助于揭示细胞功能和蛋白质复合物结构，还为开发新的治疗方法提供了可能。然而，传统的蛋白质递送方法存在效率低下和细胞存活率低等局限性。为了克服这些难题，日本研究人员开发了一种创新的混合纳米管（HyNT）印记系统，实现了高效、高存活率的蛋白质递送。

　　

蛋白质的细胞内递送是揭示细胞功能、蛋白质复合物结构和治疗方法的重要技术。然而，传统的递送方法有一些局限性。为了解决这个问题，来自日本的研究人员开发了一种新型的混合纳米管(HyNT)印记系统，它可以以高效率和高存活率传递多种蛋白质。该系统代表了细胞内蛋白递送的突破性进展，可将治疗剂精确注射到靶细胞中。

这项创新技术可以同时将多种物质，包括钙黄蛋白染料、乳酸氧化酶(LOx)酶和泛素(UQ)蛋白，直接输送到粘附细胞中，用于癌症治疗。一篇描述他们研究的文章发表在2024年5月14日的《Analytical Chemistry》杂志上。

精准医疗的新篇章

在当今的医疗领域，精准医疗和靶向治疗因其能够为个体患者量身定制治疗方案，同时最大限度地减少不良反应而受到关注。基因转移技术等传统方法有望将治疗性基因直接输送到细胞中，以治疗各种疾病。然而，这些方法面临着显著的缺陷，阻碍了它们的有效性和安全性。细胞内蛋白递送为开发更安全、更有针对性和更有效的治疗方法提供了一种有希望的方法。通过直接将蛋白质转移到靶细胞中，这种方法避免了转录和翻译过程中的沉默以及DNA插入带来的不良突变风险等问题。此外，细胞内蛋白递送允许治疗蛋白在靶细胞内精确分布而不会引起毒性。

HyNT印记系统的创新突破

由日本早稻田大学的Takeo Miyake教授领导的研究团队与RIKEN研究所的Mikawa小组合作，开发了这一用于细胞内蛋白质递送的混合纳米管印记系统。这项技术能够在保持高细胞存活率的同时，将多种物质直接输送到粘附细胞中，为癌症治疗等应用提供了新的策略。

研究人员在《Analytical Chemistry》杂志上发表的文章中描述了HyNTs的合成过程：通过在金纳米管膜上聚合PEDOT（聚(3,4-乙烯二氧噻吩)）合成，然后用玻璃管组装，形成能够将HyNTs物理插入细胞的印记。这一系统不仅能够递送钙黄蛋白染料、乳酸氧化酶(LOx)和泛素(UQ)蛋白，还能够用于癌症治疗。

癌症治疗的新希望

研究人员探索了LOx酶在癌症治疗中的应用潜力。通过HyNT stamp系统，他们成功地将LOx注入健康的间充质干细胞(MSC)和癌变的HeLa细胞。结果显示，MSC不受影响，而HeLa癌细胞在LOx治疗后出现了明显的细胞死亡，存活率随时间下降。这一发现强调了LOx在选择性靶向和杀死癌细胞的同时保留健康细胞方面的潜力。

分子分析的新工具

此外，该团队还使用HyNT stamp系统成功地将15N同位素标记的UQ蛋白送入HeLa细胞，光学和荧光成像证实HeLa细胞中存在递送的UQ，核磁共振波谱将细胞内UQ蛋白浓度与含有15n标记的UQ溶液的浓度相匹配。这些结果证明了stamp系统在为后续分析提供靶蛋白方面的有效性。

广泛的应用前景

HyNT stamp系统在细胞内蛋白质传递方面展现出了变革性的潜力。其应用范围从癌症治疗到分子分析，再到农业和食品工业，有望在作物生产和食品开发方面取得进展。这一系统的递送效率高达89.9%，细胞存活率达到97.1%，这突出了其在整个递送过程中维持处理细胞健康和完整性的能力。

凭借精确的细胞操作和高效的递送能力，HyNT stamp系统将彻底改变生物医学研究、临床实践和各种行业，为个性化干预铺平道路，塑造现代医学的未来。随着这一技术的进一步发展和应用，我们期待它将为人类健康带来更多的益处和希望。

Miyake总结说：“HyNTs是通过PEDOT聚合在金纳米管膜上合成的，然后用玻璃管组装，形成能够将HyNTs物理插入细胞的印记。通过我们创新的stamp系统，我们成功地将LOx注入健康的间充质干细胞(MSC)和癌变的HeLa细胞。虽然间充质干细胞不受影响，但我们观察到，在LOx治疗后，HeLa癌细胞中有明显的细胞死亡，存活率随着时间的推移而下降。我们的发现强调了细胞内递送的LOx在选择性靶向和杀死癌细胞的同时保留健康细胞的有希望的功效，为癌症治疗提供了一种靶向治疗策略。”