探究原始細(xì)胞（Protocell）的形成不僅有助于人類深入理解生命的起源，還能啟發(fā)我們設(shè)計類似系統(tǒng)，模擬細(xì)胞復(fù)雜功能和結(jié)構(gòu)，推進(jìn)生物技術(shù)、材料科學(xué)與納米技術(shù)的發(fā)展，因此在近年成為了合成生物學(xué)的研究熱點之一。利用簡單生物質(zhì)材料通過相分離形成的凝聚體被認(rèn)為是可能的生命起源前體，為研究原始細(xì)胞特性提供了多樣的平臺。然而，凝聚體的無膜特性不僅使它們?nèi)狈μ烊患?xì)胞的選擇透過性，更使其易受環(huán)境的影響。盡管已經(jīng)有研究嘗試使用脂質(zhì)、高分子、細(xì)胞膜碎片等作為凝聚體的“細(xì)胞膜”，但這類凝聚體仍然存在對環(huán)境敏感和制備復(fù)雜等問題。因此，我們亟需一種簡便、可調(diào)控的制備技術(shù)來構(gòu)建人工原始細(xì)胞，進(jìn)一步豐富原始細(xì)胞研究模型。
近日，四川大學(xué)周加境研究員與華西口腔醫(yī)學(xué)院劉磊教授、墨爾本大學(xué)Frank Caruso教授團(tuán)隊合作，開發(fā)了一種基于凝聚體和金屬多酚網(wǎng)絡(luò)的新型原始細(xì)胞模型（peptide coacervate@metal?phenolic networks，PC@MPNs），并證明了其作為藥物遞送平臺的潛力，該研究成果以題為“Peptide-Based Coacervate Protocells with Cytoprotective Metal?Phenolic Network Membranes”發(fā)表于國際化學(xué)頂級期刊《Journal of the American Chemical Society》（影響因子16.383；川大A-），并入選封面論文。研究以相反電荷寡肽形成的凝聚體模擬細(xì)胞質(zhì)，利用金屬多酚網(wǎng)絡(luò)模擬細(xì)胞膜，構(gòu)建了一種新型的原始細(xì)胞系統(tǒng)PC@MPNs。這種原始細(xì)胞能高效地負(fù)載各種生物活性大分子，如牛血清白蛋白和免疫球蛋白G。同時，金屬多酚網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞膜不僅能夠穩(wěn)定凝聚體，還賦予原始細(xì)胞選擇透過性以及優(yōu)異的自由基清除能力。該PC@MPNs能夠模擬細(xì)胞信號傳遞進(jìn)行生物催化級聯(lián)反應(yīng)，并通過表面修飾各類功能分子進(jìn)一步模擬真實細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。研究證明，負(fù)載抗癌藥阿霉素并被葉酸修飾后的PC@MPNs可被用于治療鱗狀細(xì)胞癌，具有作為藥物遞送平臺的巨大潛力。
該文通訊作者為我院周加境研究員、我校華西口腔醫(yī)學(xué)院劉磊教授以及墨爾本大學(xué)Frank Caruso教授，第一作者為華西口腔醫(yī)學(xué)院2022級博士研究生蔣林利、博士研究生曾奕葦和李蕙研究員。該研究進(jìn)一步推動了我院在輕工生物質(zhì)資源的跨學(xué)科發(fā)展，并為“醫(yī)工結(jié)合”背景下生物質(zhì)醫(yī)用材料的發(fā)展提供了新思路。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（82100961）、四川省科技計劃項目（22NSFSC2583）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金與皮革化學(xué)與工程教育部重點實驗室（四川大學(xué)）開放課題基金的資助。
文獻(xiàn)鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.3c07748
