高效且安全的基因遞送技術(shù)，是現(xiàn)代生命科學與生物醫(yī)藥發(fā)展的關(guān)鍵推動力。從靶向治療、基因編輯，到 mRNA 疫苗與細胞工程，遞送系統(tǒng)在核酸分子的穩(wěn)定性、表達效率及臨床可行性中扮演著核心角色。
近年來，隨著對細胞內(nèi)分子行為理解的加深，新一代遞送技術(shù)逐漸興起。西湖大學研究團隊聯(lián)合西湖凝聚體平臺，開發(fā)出全球首個基于生物凝聚體機制構(gòu)建的核酸遞送系統(tǒng)——ProteanFect?，為原代細胞及難轉(zhuǎn)染細胞提供了新的解決思路。該技術(shù)成果已在 2024 年 ASH 國際血液學年會口頭報告中首次亮相，并將于2025 年 ASGCT 國際會議再次以口頭報告形式分享其科研進展。
本文將簡要回顧基因遞送技術(shù)的發(fā)展脈絡，并重點介紹凝聚體遞送的機制原理、技術(shù)特性及其在科研與臨床研究中的應用潛力。
一、凝聚體遞送：來自細胞天然機制的啟發(fā)
細胞內(nèi)存在廣泛的“無膜區(qū)室”結(jié)構(gòu)，稱為生物分子凝聚體（biomolecular condensates），通過液-液相分離（LLPS）機制由蛋白質(zhì)和核酸等組分自發(fā)形成，參與核糖體組裝、RNA剪接、DNA修復等關(guān)鍵生命過程（Banani et al., 2017, Nat Rev Mol Cell Biol）。
受到這一天然機制啟發(fā)，ProteanFect? 利用經(jīng)工程設(shè)計的內(nèi)源蛋白，在體外與mRNA、siRNA 或 pDNA自組裝形成穩(wěn)定納米顆粒。該凝聚體可通過細胞主動內(nèi)吞機制進入胞內(nèi)，在保持核酸活性的同時實現(xiàn)快速表達，并經(jīng)由天然蛋白代謝路徑降解，從而顯著降低毒性。
圖1. ProteanFect通過內(nèi)源蛋白與核酸在體外自組裝，形成穩(wěn)定的納米顆粒
這一設(shè)計使ProteanFect? 在遞送效率、生物相容性與適用范圍上展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，尤其適用于對轉(zhuǎn)染條件較敏感的原代細胞和臨床級應用。該技術(shù)不僅推動了基礎(chǔ)研究進展，也為精準醫(yī)療和免疫治療等方向提供了新的技術(shù)工具。其中，ProteanFect? 在免疫細胞領(lǐng)域的應用表現(xiàn)尤為突出，相關(guān)研究成果已入選 2024 年 ASH 國際血液學年會口頭報告，并將于 2025 年 ASGCT 國際基因與細胞治療大會上再次以口頭形式發(fā)表，獲得國際學術(shù)界的高度關(guān)注。
圖2. ProteanFect成功轉(zhuǎn)染人或小鼠原代T細胞（圖為mRNA轉(zhuǎn)染24小時后的檢測結(jié)果）
二、為什么可以用凝聚體做基因遞送？
ProteanFect 核心原理基于人工構(gòu)建的生物分子凝聚體，它們具有以下遞送機制特點：
通過工程化蛋白與核酸自組裝形成納米凝聚體顆粒
通過主動攝入機制進入細胞，避免對細胞膜結(jié)構(gòu)造成破壞
在胞內(nèi)高效釋放核酸分子并降解蛋白殼，保證遞送效率與安全性
研究表明，凝聚體結(jié)構(gòu)可富集特定分子、形成局部高濃度反應區(qū)，有助于核酸穩(wěn)定性及表達效率提升（Keating et al., 2020）。這些顆粒通過細胞主動攝入機制高效進入細胞，快速釋放核酸以實現(xiàn)基因表達，而蛋白部分通過天然代謝途徑降解，顯著降低毒性。這種基于凝聚體的遞送機制確保了 ProteanFect 在多種細胞類型中的高效性和生物相容性，為科研和臨床應用提供了堅實基礎(chǔ)。
三、基因遞送技術(shù)的演進歷程
早在 20 世紀 60 年代，科學家們就期望通過引入外源基因改變細胞功能，但彼時只能依靠粗糙的化學方法，效率低下且不可控。隨著數(shù)十年的技術(shù)迭代，基因遞送技術(shù)經(jīng)歷了多次革新，從化學遞送、病毒載體、脂質(zhì)體遞送、電穿孔到如今的 ProteanFect，每一步都試圖突破效率、毒性和適用性的瓶頸。下圖簡述了這些技術(shù)的發(fā)展歷程，并以表格對比其局限性。
圖3. 基因遞送方法演變時間線
傳統(tǒng)基因遞送方法的局限性
這些傳統(tǒng)方法的局限性在原代細胞和難轉(zhuǎn)細胞系中尤為突出，限制了基因治療、細胞療法和基因編輯的臨床轉(zhuǎn)化。ProteanFect的出現(xiàn)，通過凝聚體遞送機制，為基因遞送提供了高效、低毒、廣適性的全新解決方案。
四、凝聚體遞送的優(yōu)勢與科潛力
ProteanFect 的凝聚體遞送技術(shù)以其獨特優(yōu)勢克服了傳統(tǒng)方法的局限性，為核酸遞送提供了全新范式：
1、高效遞送：在人/小鼠原代T細胞、NK 細胞、CD34+造血干細胞等細胞中實現(xiàn) 70%-95% 的遞送效率，遠超傳統(tǒng)方法。
2、低毒性：內(nèi)源蛋白的天然降解機制確保對細胞活性和功能的干擾最小，適合脆弱的原代細胞和臨床級細胞制備。
3、廣適性：支持多種核酸類型（mRNA、siRNA、pDNA）和細胞類型，包括難轉(zhuǎn)細胞系（如Jurkat、THP-1、Raji）及非哺乳動物細胞（如大黃魚間充質(zhì)干細胞、牛腎細胞）。
4、操作簡便：標準化流程無需復雜設(shè)備，實驗重復性高，易于實驗室和臨床操作。
ProteanFect 的強大核酸運載能力使其在科研重展現(xiàn)出巨大潛力。其高效遞送支持基因功能篩選、信號通路解析和跨物種研究，例如：ProteanFect CRISPRMax Cas9 試劑盒通過共遞送 Cas9 mRNA 和 sgRNA，在人/小鼠原代 T 細胞中實現(xiàn)了 67%-88% 的基因編輯效率。
圖4. ProteanFect CRISPRMax Cas9編輯效果
五、合作與支持：攜手推動科研與臨床創(chuàng)新
ProteanFect 的問世標志著基因遞送技術(shù)邁入劃時代新階段。西湖凝聚體致力于通過持續(xù)優(yōu)化這一技術(shù)，為全球科研人員和臨床研究者提供高效、可靠的核酸遞送解決方案。無論您從事基因編輯、細胞治療、mRNA 療法還是跨物種研究，ProteanFect 都能為您的項目提供強有力的支持。
技術(shù)支持與合作：通過下方二維碼聯(lián)系我們，獲取定制化遞送方案、技術(shù)咨詢或合作機會。
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參考文獻： Banani, S. F., et al. (2017). Biomolecular condensates: organizers of cellular biochemistry. Nat Rev Mol Cell Biol, 18(5), 285-298. Keating, C. D., et al. (2020). Coacervate microdroplets as a model for prebiotic protocells. Proc Natl Acad Sci USA, 117(6), 2879-2886. https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1922365117 Felgner, P. L., et al. (1987). Lipofection: a highly efficient, lipid-mediated DNA-transfection procedure. Proc Natl Acad Sci USA, 84(21), 7413-7417. Malone, R. W., et al. (1989). Cationic liposome-mediated RNA transfection. Proc Natl Acad Sci USA, 86(16), 6077-6081. Chu, G., et al. (1987). Electroporation for the efficient transfection of mammalian cells with DNA. Nucleic Acids Res, 15(3), 1311-1326.
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