Nature重大成果：一种能指导细胞间传递的类病毒系统

　　生物通报道：来自美国犹他大学和华盛顿大学的科学家研发了一种能指导人体细胞将物质运送给另外一个细胞的类病毒传递系统，这一研究成果公布在11月30日的Nature杂志上，这为直接靶向治疗铺平了道路。

文章的通讯作者，犹他大学医学院生物化学系主任 Wesley Sundquist表示，“这项研究改变了我们的观点，病毒既可以是病原体，也可是是治疗工具。”

这一精妙设计的系统模拟了一些病毒如何将它们的感染因子从一个细胞传递到另外一个细胞的，这个过程令人惊叹。

同时这项研究也能帮助科学家们准确地，一致性地设计带有量身打造结构的新蛋白，这个天然蛋白平台十分精巧，未来将会具有多种功能，“想到这为我们带来了无限的可能，就让我感到兴奋，”文章的另外一位通讯作者，华盛顿大学Neil King博士。

几十年来，Sundquist研究组一直致力于了解病原体的作用机制，如艾滋病HIV的深入探索，因此他们想到浓密病毒的微观传递系统并不意外。病毒教会了他们，这种传递系统必须包括三个基本属性：抓住膜的能力，自我组装的能力，以及在细胞中释放的能力，任何一步出错都将导致无法传递物质。

为此研究人员设计了一种能自我组装，足球形状的“nanocages”，来自病毒的特殊基因片段能让这个结构在细胞膜内进行组装，并运送出细胞。此外，为了保留上述的三大原则，研究人员设计了不同形状的cages，以及不同类型的膜，这样这个载体就能进行用户定制了。

实验证明这一系统能正常工作，不过在应用到临床前还需要更多的研究，研究人员需要确定这一设备是否可以在活体动物中进行长途运输，以及是否其携带的药物足量。

“只要我们朝着这个方法发展，我们一定会得到好的结果，不过我不能打包票具体是什么时候”Sundquist说。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Designed Proteins Induce Formation of Nanocage-Containing Extracellular Vesicles

Complex biological processes are often performed by self-organizing nanostructures comprising multiple classes of macromolecules, such as ribosomes (proteins and RNA) or enveloped viruses (proteins, nucleic acids and lipids). Approaches have been developed for designing self-assembling structures consisting of either nucleic acids1, 2 or proteins3, 4, 5, but strategies for engineering hybrid biological materials are only beginning to emerge6, 7. Here we describe the design of self-assembling protein nanocages that direct their own release from human cells inside small vesicles in a manner that resembles some viruses. We refer to these hybrid biomaterials as ‘enveloped protein nanocages’ (EPNs). Robust EPN biogenesis requires protein sequence elements that encode three distinct functions: membrane binding, self-assembly, and recruitment of the endosomal sorting complexes required for transport (ESCRT) machinery8. A variety of synthetic proteins with these functional elements induce EPN biogenesis, highlighting the modularity and generality of the design strategy. Biochemical analyses and cryo-electron microscopy reveal that one design, EPN-01, comprises small (~100 nm) vesicles containing multiple protein nanocages that closely match the structure of the designed 60-subunit self-assembling scaffold9. EPNs that incorporate the vesicular stomatitis viral glycoprotein can fuse with target cells and deliver their contents, thereby transferring cargoes from one cell to another. These results show how proteins can be programmed to direct the formation of hybrid biological materials that perform complex tasks, and establish EPNs as a class of designed, modular, genetically-encoded nanomaterials that can transfer molecules between cells.