武漢病毒所在病毒-納米生物交叉研究方面取得系列進(jìn)展
發(fā)布時間：2021-07-08 18:41:34 人氣：2319
病毒樣顆粒（virus-likeparticle，VLP）是一種典型的生物大分子組裝體，是精巧結(jié)構(gòu)與特定功能的完美統(tǒng)一體。VLP通常都保持了病毒的納米級尺寸、免疫原性、細(xì)胞識別等特性。從材料學(xué)的角度，VLP具有良好的生物相容性、結(jié)構(gòu)可尋址性、組裝-解聚可控性等優(yōu)勢。VLP的內(nèi)腔和外表面具有豐富的載物空間，可裝載各種不同功能的元件，已被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域。近日，中國科學(xué)院武漢病毒研究所/生物安全大科學(xué)中心李峰課題組與合作者在VLP的材料學(xué)性質(zhì)增強、新型藥物包裝、靶向輸運等方面取得系列進(jìn)展。
VLP基材料或器件的功能發(fā)揮（如藥物遞送、疾病診斷、納米限域催化等），很大程度上依賴于VLP的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而天然VLP的穩(wěn)定性往往不能滿足實際應(yīng)用的苛刻要求。李峰課題組與合作者，通過在猴病毒40（Simian virus 40，SV40）VLP中包裝納米碳點（carbon dot，C-dot），顯著提高了SV40 VLP的組裝產(chǎn)率、穩(wěn)定性（pH、熱、耐酶解、硬度）以及序列可塑性（圖1）；冷凍電鏡三維重構(gòu)、分子動力學(xué)模擬、親和力測試等研究發(fā)現(xiàn)C-dot與VLP內(nèi)腔之間形成的廣泛界面相互作用是獲得上述多方面性能增強的原因。SV40 VLP與C-dot形成的雜合組裝體系，為構(gòu)建新型疫苗、多功能腫瘤診療器件等應(yīng)用提供了穩(wěn)健的技術(shù)平臺。這一成果近期發(fā)表于Small（DOI：10.1002/smll.202101717）。武漢病毒所博士生張文靜為論文第一作者，武漢病毒所李峰研究員、曹晟研究員和中科院理化技術(shù)所葛介超研究員為論文共同通訊作者。
圖1. 包裝C-dot提高SV40 VLP的穩(wěn)定性
具有分子內(nèi)扭轉(zhuǎn)電荷轉(zhuǎn)移（twisted intramolecular charge-transfer，TICT）和聚集誘導(dǎo)發(fā)光（aggregation-induced emission，AIE）性質(zhì)的近紅外Ⅱ區(qū)有機熒光納米顆粒，作為新型活體熒光成像探針，具有高信噪比、高時空分辨等優(yōu)點，但現(xiàn)有技術(shù)制備的有機納米顆粒存在粒徑難以精確控制、穩(wěn)定性和生物相容性差等問題。針對該問題，李峰課題組與合作者利用雜合組裝策略，將TICT-AIE分子（CH1）包裝在SV40 VLP內(nèi)腔，構(gòu)建了粒徑均一（約21 nm）、高生物相容性和光穩(wěn)定性的雜合有機納米顆粒CH1-SV40，熒光量子產(chǎn)率高達(dá)13.03%；利用CH1-SV40成功實現(xiàn)了血管成像和影像引導(dǎo)的腫瘤切除手術(shù)。該工作為生物醫(yī)學(xué)近紅外II區(qū)成像提供了新型納米探針（圖2），也為可控構(gòu)建有機納米顆粒提供了新思路。相關(guān)成果發(fā)表于ACS Appl. Mater. Interfaces（DOI：10.1021/acsami.1c02691）。中南民族大學(xué)閔雪紅博士、武漢病毒所博士生張娟和中南民族大學(xué)碩士生李潤豪為該論文的共同第一作者，武漢病毒所李峰研究員和中南民族大學(xué)孫躍教授為論文共同通訊作者。
圖2. SV40 VLP包裝CH1用于活體血管成像
VLP是開發(fā)腫瘤靶向診療技術(shù)的理想納米平臺。高效腫瘤靶向一直是該領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)。以往研究中，人們通常著眼于通過對納米顆粒的設(shè)計來提高腫瘤靶向效率，而腫瘤內(nèi)在微環(huán)境特點對靶向效率的影響鮮受關(guān)注。李峰課題組以噬菌體P22 VLP為模式載體，利用結(jié)腸癌小鼠模型探究了腫瘤進(jìn)程對靶向效率的影響，發(fā)現(xiàn)P22 VLP的腫瘤富集效率與腫瘤進(jìn)程呈負(fù)相關(guān)（圖3），并且靶向腫瘤的P22 VLP主要被腫瘤新生血管中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）所吞噬。該研究為理解腫瘤靶向藥物療效差異性提供了新視角，而P22 VLP在TAM富集這一特點，可用于開發(fā)靶向TAM的癌癥免疫治療策略。相關(guān)結(jié)果近期發(fā)表于Nanoscale（DOI：10.1039/d1nr01619a），并入選該雜志2021年熱點論文集（2021 Nanoscale HOT Article Collection）。武漢病毒所李峰研究員、博士生張娟分別為該論文通訊作者和第一作者。
圖3. P22 VLP的腫瘤靶向富集效率與腫瘤進(jìn)程呈負(fù)相關(guān)
以上研究受到國家自然科學(xué)基金面上項目、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院院重點部署項目、武漢市科技計劃 應(yīng)用基礎(chǔ)前沿專項、武漢市 黃鶴英才科技計劃 等項目的支持。
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