近日，中科院高能所多學(xué)科研究中心納米生物效應(yīng)課題組的研究人員與合作者密切合作，在納米顆粒表面軟蛋白冠原位動(dòng)態(tài)分析方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以In situ Analysis of Nanoparticle Soft Corona and Dynamic Evolution為題，發(fā)表于Nature Communications, 2022, 13, 5389.

在納米顆粒與生物體作用過(guò)程中，生物微環(huán)境的蛋白質(zhì)將通過(guò)與納米顆粒表面作用及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)作用，形成多層“納米蛋白冠”。在納米顆粒表面，具有高親和力和慢解離速率的蛋白會(huì)形成“硬蛋白冠”，而具有低親和力和快解離速率的蛋白則形成“軟蛋白冠”。多層蛋白冠尤其是外層軟蛋白冠直接參與調(diào)控納米顆?？缙琳线^(guò)程、體內(nèi)生物識(shí)別、輸運(yùn)與代謝及生物學(xué)效應(yīng)，因此多層蛋白冠的結(jié)構(gòu)與成分分析非常關(guān)鍵。

離心分離法常用于研究硬蛋白冠組分，該方法需經(jīng)過(guò)反復(fù)高速離心和連續(xù)洗脫，難以獲得表面的軟蛋白冠。目前，仍然缺乏分析軟蛋白冠結(jié)構(gòu)和組分的普適方法，制約了軟蛋白冠及其生物效應(yīng)研究。如何動(dòng)態(tài)地表征蛋白冠的形成與演化過(guò)程以及如何原位表征多層蛋白冠和軟蛋白冠的組成和結(jié)構(gòu)，一直是納米生物醫(yī)學(xué)研究面臨的重大挑戰(zhàn)之一。

在前期工作的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用生物膜干涉技術(shù)與生物質(zhì)譜等技術(shù)，建立了納米顆粒表面多層蛋白冠的原位、動(dòng)態(tài)分析方法?；诖朔椒?，發(fā)現(xiàn)納米顆粒表面配體手性影響軟、硬蛋白冠的組分進(jìn)而產(chǎn)生不同的血液清除速率，即D-型比L-型納米顆粒的軟蛋白冠富集更多的調(diào)理素蛋白，導(dǎo)致D-型納米顆粒血液循環(huán)時(shí)間更短、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除更快。本研究提出的多層蛋白冠的分析新策略將為納米藥物的理性設(shè)計(jì)提供方法學(xué)指導(dǎo)，為探究納米藥物與生物體相互作用如藥物代謝動(dòng)力學(xué)、安全性評(píng)價(jià)等提供創(chuàng)新分析方法。

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士后、高能所訪問(wèn)學(xué)者Baimanov Didar博士，北京大學(xué)王靜博士為該論文共同第一作者，國(guó)家納米科學(xué)中心陳春英研究員、多學(xué)科中心王黎明特聘青年研究員、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)溫州研究院周云龍研究員為共同通訊作者。上述工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、多肽納米藥物建制化項(xiàng)目等資助。

原文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-022-33044-y

　　圖.納米顆粒表面多層蛋白冠原位分析方法與傳統(tǒng)分析方法的區(qū)別。(A)傳統(tǒng)離心法,(B)本研究開(kāi)發(fā)的多層蛋白冠原位、動(dòng)態(tài)分析方法。

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