使用蛋白质Microdroplet偷偷药物进入细胞系统

科学家从南洋理工大学、新加坡(南大新加坡)已经开发出一种新方法的使用大生物分子药物进入人体细胞,首先将蛋白质microdroplet。

这一发现将是更快,更安全,更有效,更好的适合基因疗法,癌症治疗,疫苗和疫苗交付,包括mRNA-based如目前用于Covid-19疫苗由辉瑞和现代化。

这些microdroplets,由小蛋白肽,可以包住大《携带药物里面。在这一过程中,他们让这些生物分子进入细胞,分子不能做自己的事情。

《大生物分子如核酸(DNA,信使rna),蛋白质和碳水化合物。他们是作为药物载体的研究兴趣,因为他们可以携带大量的药物,是无毒的,能够针对具体网站,不要引发身体的免疫反应。这使得它们更可取的和有利的合成运营商目前在市场上使用。

然而,他们的大尺寸和不能通过细胞膜把它们从广泛的临床使用。

南大的研究小组,由阿里Miserez教授领导的材料科学与工程学院生物科学学院在实验室实验,他们的方法首先将drug-carrying《蛋白质microdroplets让他们可靠和有效地进入细胞,克服细胞条目的主要挑战。

“《治疗前景治疗各种疾病的效力高,特异性,并且很安全,”Miserez教授说。“尽管如此广泛的潜力,《遭受一个主要的缺点:它们的细胞膜,从而无法穿透细胞本身。他们需要帮助,这就是我们平台进入的地方。”

这项研究结果发表在科学杂志《自然》上化学2月。这项研究是由教育部层3格兰特。

研究小组根据发表的研究中,已经申请了两项专利正在通过NTUitive商业化药物交付平台的方法,该大学的创新和企业公司。

团队的新型药物输送系统的发展是与南大致力于创新在其最近宣布2025年战略计划,旨在研究转化为产品和成果,提高生活质量。

新的交付系统绕过细胞膜

研究合成肽来源于鱿鱼嘴形成microdroplet由于其生物起源、高存储效率的分子,和低毒性。他们可以欺骗《里面通过这一过程被称为液-液分离阶段(llp)。

这llp的过程,类似于油和水混合在一起但容易分离成两个截然不同的液体,被称为一个团聚体形式。

这种团聚体可以合并到细胞膜,虽然具体原因目前不明。“大概,团聚体的液状物性质实现通过液-液分离过程阶段跨越细胞膜的能力是至关重要的,尽管准确输入机制仍不清楚,目前正在接受调查,”论文的第一作者说,南大博士生曰太阳。

至关重要的是,这一发现让《避免内吞作用——在允许外来物质进入细胞的过程周围的保护膜。

传统的给药方法不能进入细胞膜没有第一个被抓的细胞和细胞膜包裹在“泡沫”,或核内体。因此,这些类型的药物包也必须编码进一步说明“逃脱”内体为了有效释放细胞内的药物。

团队的凝聚层能够顺利穿过细胞膜,没有引发内吞作用。一旦细胞内,承运人滴分解和释放治疗各种疾病的《做他们的工作,包括癌症和代谢疾病。

“你可以考虑这些液滴作为分子“特洛伊木马”:他们诱骗细胞让他们进入,一旦进入,他们交付biomacromolecular目标疾病的“士兵”,“Miserez教授说。

绕过内吞作用是至关重要的,因为它减少了药物的功效。由于肽microdroplets由南大团队可以绕过这个过程不受阻碍地进入细胞,药物货物可以在满员,Miserez教授说。

各种各样的药物输送系统

在实验室实验中,团队能够成功实现荧光蛋白,通常用来证明药物载体的效率,以及蛋白质药物saporin通过这种方法。本身这些蛋白质不能进入细胞。

蛋白质货物不仅能够成功地进入和被释放到细胞,但也保持其生物活性和功效。团队发现细胞输入过程有99%的成功率相比当前商业化的50 - 70合成载体。

研究小组证明,可以加载到广泛的《microdroplets,小肽酶mrna。这使得它能够作为一个普遍的药物输送系统。所有当前交付系统必须单独创建不同类型的药物。

“用我们的肽滴作为药物输送系统无需制造药物载体,逃避核内体为了救自己的货物,“Miserez教授说。“此外,此类药物载体的缺点是,他们还必须根据特定的药物使用或交付。这种制备方法复杂,耗时,通常含有有机溶剂,减少药物的生物活性和效率货物。”

“然而,我们的肽液滴可以作为一个通用的交付系统不需要个别调整。一个交付系统的一系列不同大小的蛋白质,从大到小,并且可以携带积极和带负电荷的蛋白质,Miserez教授补充道,“很有吸引力。

这一发现可以导致更好的靶向药物输送系统更便宜,更安全,更有效。

潜在的药物输送的未来

研究人员也能够提供mRNA分子进入细胞的方法。这将打开使用信使rna基因疗法的潜力,一个可能的治疗严重的疾病,如癌症、遗传疾病或传染病。

“药物输送的多功能性和随后的版本允许这些团聚体提供一个单一的或大分子药物的组合,使这个交付平台非常有前途的治疗各种各样的疾病,例如癌症、代谢和传染病,”Miserez教授说。

马哈茂德艾哈迈德博士评论独立研究,人工智能生物技术药物开发公司首席科学官Talo实验室,说:“令人兴奋的发现报告的南大科学家提供一个路径解决一些关键的差距提供一系列的治疗形式的行动。数据表明潜在的这些报道可以使团聚体穿越细胞膜的生物相容性和提供多样化的集大型分子实体,能够优化和控制负载的释放。持续发展的这一发现将进一步加强这些独特的团聚体的平移效用,建立转型提供技术平台。”

团队的相关研究已经申请了两项专利。第一个专利是团队的方法制备肽进入microdroplets函数作为药物载体。其他专利方法允许microdroplets进入细胞,然后分解一旦进入细胞释放打包等药物。

而实际应用仍至少5年,科学家说他们的研究得到了最初的兴趣从制药和药物研发公司。团队希望通过今年年初动物实验进一步研究。

参考:太阳Y,刘SY, Lim ZW, et al。分离的多肽直接胞质交付和redox-activated释放大分子疗法。Nat,化学。2022;14:274 - 283。doi:10.1038 / s41557 - 021 - 00854 - 4

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