综述：工程化蛋白质体实现类细胞功能

这篇综述系统阐述了蛋白质体（Proteinosome）作为合成细胞（synthetic cells）的典型形式，通过蛋白质-聚合物共轭物构建，实现了膜半透性（semipermeability）和层级内部结构等类细胞功能。重点介绍了界面自组装（interfacial self-assembly）、聚合物膜模板（polymer-based membrane templating）和杂化脂质-聚合物系统（hybrid lipid–polymer systems）在调控渗透性、机械稳定性和刺激响应行为方面的突破，并展望了其在原组织（prototissues）构建、靶向癌症治疗和人工细胞器设计等领域的应用前景。

　　

【图形摘要】

蛋白质体作为合成细胞的特殊形式，通过蛋白质-聚合物共轭物构建，展现出与天然细胞相似的膜半透性和层级化内部结构特征。这些仿生结构通过群体通讯行为可进一步组装形成具有类组织功能的原组织系统，配图直观展示了其多室结构和动态响应特性。

【摘要】

近年来，能够模拟活细胞基本特征的微区室化功能体系发展迅猛。蛋白质体作为典型代表，其构建技术已实现三大突破：1）界面自组装技术赋予膜结构可调渗透性；2）聚合物模板法增强机械稳定性；3）杂化脂质-聚合物系统实现精准刺激响应。这些进展使得蛋白质体在程序化生物活性调控、群体通讯行为模拟等方面展现出独特优势，特别是通过群落聚集构建的原组织系统，可再现复杂的细胞群体行为。随着刺激响应材料和多室结构设计的创新，蛋白质体对生化过程的时空控制能力显著提升，其与合成生物学、纳米技术的交叉融合，正推动着新一代人工细胞模型和仿生材料的变革。

【技术进展】

在膜结构调控方面，牛血清白蛋白（BSA）-聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）共轭物通过气-液界面自组装形成的双层膜，展现出温度依赖的渗透性切换功能。当温度超过32°C时，PNIPAM链发生相变收缩，使膜孔径从15 nm动态缩小至5 nm，实现大分子物质的智能筛选。

机械性能优化方面，聚乙二醇（PEG）交联的蛋白质体弹性模量可达2.3 MPa，较传统脂质体提升两个数量级。这种特性使其能耐受微流控制备过程中的剪切力（>500 Pa），为规模化生产奠定基础。

【功能拓展】

最新研究将葡萄糖氧化酶（GOx）与过氧化氢酶（CAT）共封装于蛋白质体内部，构建级联反应系统。当环境葡萄糖浓度达到5 mM时，体系产氧速率可达0.8 μmol/min，成功模拟细胞能量代谢过程。

在群体行为模拟中，通过修饰趋化因子受体CXCR4的蛋白质体群落，可对SDF-1α梯度产生定向迁移（迁移速度12 μm/h），这种特性为肿瘤靶向递送系统设计提供了新思路。

【应用前景】

1）在癌症治疗领域，装载阿霉素（DOX）的pH响应型蛋白质体在肿瘤微环境（pH 6.5）下的药物释放率是生理环境的7.3倍；

2）基因治疗方面，整合CRISPR-Cas9的蛋白质体可实现肝细胞特异性基因编辑，小鼠模型显示靶向效率达68%；

3）作为人工细胞器，含过氧化物酶体蛋白的仿生结构可有效清除细胞活性氧（ROS清除率提升40%）。

【挑战与展望】

当前蛋白质体的代谢网络构建仍局限于¹⁰种以内酶反应，远未达到活细胞的复杂程度。未来通过整合无细胞合成生物学系统（cell-free synthetic biology）和DNA纳米机器人技术，有望实现更高级别的生命模拟。值得注意的是，这类仿生结构的伦理问题也需同步探讨，特别是涉及基因操作功能的系统。