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为解决核酸分子难以高效进入细胞的问题，研究人员分析了使用 Magainin 2 衍生的环肽（st7-5 和 st7-5R）递送质粒 DNA（pDNA）的系统机制。结果表明 st7-5R稳定性和递送效率出色，有助于设计药物递送载体肽和改善核酸治疗。
在生命科学和医学领域，核酸治疗就像一把神奇的钥匙，有望打开攻克疑难病症的大门。像反义寡核苷酸、小干扰 RNA（siRNA）这些以 DNA 和 RNA 为靶点的核酸分子，以及能促进特定蛋白质表达的信使 RNA（mRNA），它们能作用于传统药物难以触及的分子靶点，为疾病治疗带来新希望。但它们有个 “致命弱点”，这些核酸分子又大又水溶，还带负电荷，很难独自穿过细胞那层 “屏障”—— 细胞膜，这就严重阻碍了它们发挥治疗作用。为了让这些核酸分子顺利进入细胞，科学家们绞尽脑汁，一直在寻找高效的递送系统。
在众多研究方向中，细胞穿透肽（CPPs）脱颖而出。CPPs 一般细胞毒性低、易合成修饰，还能和核酸形成纳米颗粒，是很有潜力的核酸递送 “小能手”。其中富含精氨酸（Arg）和赖氨酸（Lys）的 CPPs 更是被寄予厚望，它们能和细胞膜表面的硫酸化聚糖相互作用，借助内吞作用进入细胞。不过，目前对于肽 /pDNA 复合物的特性及细胞进入机制的研究还不够深入。
来自国外的研究人员针对这一现状，盯上了抗菌肽 Magainin 2。Magainin 2 不仅抗菌能力强，细胞膜穿透性也不错，是开发 CPPs 的优质 “原材料”。研究人员基于它设计出了新的 CPPs，尤其是 st7-5 和 st7-5R这两种环肽，在细胞内核酸递送方面表现出色，其中 st7-5R更是 “佼佼者”，比 st7-5 的细胞膜穿透性和核酸递送效率还高。但它们高效递送核酸的机制却还是个 “谜”。于是，研究人员开展了一项关于 Magainin 2 衍生的环肽递送质粒 DNA（pDNA）机制的研究，试图揭开这个谜底，该研究成果发表在《Bioorganic 》上。
研究人员为了探究其中的奥秘，运用了多种关键技术方法。他们用圆二色谱（CD）光谱分析肽 /pDNA 复合物中肽的二级构象变化；通过琼脂糖凝胶迁移实验和 PicoGreen 染色判断肽与 pDNA 的结合及对 pDNA 的保护情况；借助与脂质膜的相互作用分析来了解复合物与细胞膜的作用机制；利用 F?rster 共振能量转移（FRET）技术评估细胞内 pDNA 从复合物中的释放情况 。
研究人员首先关注了肽 /pDNA 复合物中肽的结构变化。通过 CD 光谱分析发现，在中性条件下，st7-5 和 st7-5R都能形成稳定的 α - 螺旋结构。而当环境变为酸性时，含有 Arg 残基的 st7-5R展现出更高的螺旋稳定性，这一特性可能和它在细胞内的转运效率有关。
接着，研究人员检测了肽 /pDNA 复合物的稳定性。琼脂糖凝胶迁移实验和 PicoGreen 染色结果显示，在 N/P 比为 1.5 - 2 时，st7-5 和 st7-5R都能和 pDNA 形成完整的复合物，并且可以保护 pDNA 不被核酸酶降解。不过，当加入硫酸肝素（一种细胞膜中丰富的多糖阴离子，在低 pH 环境下会和 pDNA 竞争结合）后，st7-5R/pDNA 复合物比 st7-5/pDNA 复合物表现出更高的稳定性。这意味着在复杂的细胞环境中，st7-5R与 pDNA 形成的复合物更 “牢固”，更有利于 pDNA 的运输。
在研究复合物与细胞膜的相互作用时，研究人员制备了脂质体模拟细胞膜。实验发现，含有 Lys 残基的 st7-5 在 pH 7.4 时与脂质膜相互作用强烈，而含有 Arg 残基的 st7-5R在 pH 5.5 时与脂质膜结合紧密。这表明 st7-5R在酸性的内体环境中，更有能力帮助 pDNA 从内体中逃逸出来，进入细胞内部发挥作用。
最后，研究人员利用 FRET 技术观察细胞内 pDNA 的释放情况。他们将 Cy3 标记的 pDNA（Cy3-pDNA）和 Cy5 标记的 pDNA（Cy5-pDNA）混合形成肽 /pDNA 复合物，然后导入细胞。结果发现，随着时间推移，st7-5R/pDNA 复合物会逐渐解体，把包裹的 pDNA 释放到细胞中，这进一步证实了 st7-5R在细胞内能够有效递送 pDNA。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：Magainin 2 衍生的环肽，尤其是 st7-5R，在细胞内核酸递送方面潜力巨大。不同的阳离子残基（Lys 和 Arg）对肽 /pDNA 复合物的稳定性和细胞内转运效率有着显著影响。st7-5R凭借在酸性条件下更高的螺旋稳定性、与脂质膜在 pH 5.5 时更强的相互作用以及在细胞内高效释放 pDNA 的能力，展现出了卓越的核酸递送性能。
这项研究意义非凡。它为药物递送系统载体肽的设计提供了重要参考，让科学家们在设计更高效、更稳定的核酸递送载体时有了更明确的方向。同时，有助于推动核酸治疗领域的发展，提高核酸治疗的效果，为那些传统疗法难以治愈的疾病带来新的治疗思路和希望。相信在未来，随着对这类环肽研究的不断深入，核酸治疗将在更多疾病的治疗中发挥关键作用，为人类健康带来更多福祉。
