DNA/RNA纳米壳介导的蛋白质胞质递送平台：多重递送中可编程包装策略的创新研究

本研究针对蛋白质胞内递送效率低、兼容性差的问题，开发了基于PEI-甘露糖聚合物组装DNA纳米壳的通用平台。该技术通过调控DNA与蛋白比例实现负载可控，突破传统递送系统对蛋白大小、电荷及疏水性的限制，证实递送后蛋白酶活性保留，为蛋白质功能研究提供了新工具。

　　

在生命科学领域，高效递送功能性蛋白质至细胞内一直是重大挑战。传统方法如显微注射、电穿孔存在通量低、细胞损伤大等问题，而病毒载体则面临免疫原性和负载限制。尤其对于大分子量、带电差异大或疏水性强的蛋白质，现有递送系统往往束手无策。这种技术瓶颈严重制约了蛋白质治疗剂开发和基础研究进展。

为解决这一难题，某研究团队在《Biomacromolecules》发表创新成果，利用DNA/RNA自组装特性开发了新型纳米壳递送平台。该技术巧妙地将蛋白质"搭便车"于成熟的DNA递送系统，通过聚乙烯亚胺-甘露糖（PEI-mannose）聚合物压缩DNA形成中空纳米结构，实现"一锅法"高效装载各类蛋白质。研究证实，该平台可突破传统限制，成功递送不同分子特性（5-150 kDa）的蛋白质并保持其酶活性，为基因-蛋白协同治疗提供了新思路。

关键技术包括：1）PEI-mannose聚合物动态自组装技术调控DNA纳米壳形成；2）荧光标记追踪纳米颗粒胞内定位；3）酶活性检测验证蛋白功能完整性；4）流式细胞术定量分析细胞摄取效率。

【DNA纳米壳的通用装载特性】
通过系统优化DNA与PEI-mannose比例，研究人员构建了粒径80-200 nm的稳定纳米壳。电泳实验显示，这些载体可同时负载带正电的溶菌酶和带负电的过氧化氢酶，装载效率达70%以上。特别值得注意的是，疏水性蛋白如绿色荧光蛋白（GFP）也能通过疏水相互作用被有效包裹，解决了传统水相系统递送难题。

【多重负载的可编程控制】
调整DNA容器与目标蛋白的输入比例，实现了双重突破：既可控制携带蛋白的细胞比例（10%-90%可调），又能独立调节单个细胞内DNA/蛋白的剂量比。这种"剂量拨盘"式调控为研究蛋白质剂量效应提供了精准工具，如成功模拟了凋亡蛋白酶caspase-3的阈值激活现象。

【胞内递送与功能验证】
共聚焦显微镜显示，纳米壳通过内体逃逸机制将90%以上载荷释放至胞质。递送的β-半乳糖苷酶在细胞内保持特异性底物水解活性，其酶动力学参数与天然蛋白无统计学差异（p>0.05）。在基因-蛋白共递送实验中，CRISPR-Cas9系统与修复模板DNA的同步递送使基因编辑效率提升3倍。

该研究开创性地将糖生物物理学原理应用于蛋白质装载，其核心价值在于：1）建立不依赖蛋白特性的普适性递送平台；2）首次实现DNA/蛋白负载比例的独立精确调控；3）保留蛋白功能的同时兼容现有转染设备。这种"生物兼容乐高"策略不仅简化了实验室蛋白质递送流程，更为联合基因-蛋白治疗提供了标准化解决方案，特别是在肿瘤疫苗开发和遗传病治疗领域展现出独特优势。后续研究可进一步探索RNA纳米壳的动态响应特性，以及在类器官模型中的应用潜力。