揭開細胞穿透肽的秘密:直接穿透還是經由內吞作用?

細胞穿透肽(CPPs)是短肽的一種,能夠促進各種分子進入細胞內部,從納米顆粒到小化合物,甚至大型DNA片段。CPPs透過與貨物進行化學連結或非共價相互作用,實現球體的運輸與交付。這些肽是研究與醫療治療中的重要工具,然而目前其使用受到細胞特異性不足以及對其攝入方式了解不夠深刻的限制。

CPPs的運輸多樣,並顯示出它們作為藥物傳遞載體的潛力,特別是在癌症治療和病毒抑制方面。

細胞穿透肽的機制

細胞穿透肽的跨膜運輸主要依賴三種潛在機制:直接穿透、內吞作用及經過暫態結構的轉運。目前對於這些機制的確切理解仍在不斷研究中。

大部分早期研究認為,聚陽離子型CPPs通過能量無關的過程進入細胞,涉及與負電荷磷脂的靜電相互作用。

直接穿透的機制

對於CPP的直接穿透,研究者提出了多項模型來解釋生物物理機制。其中一些模型提出,CPP可能會與膜的靜電相互作用,改變膜結構以促進其進入細胞。但近期研究強調,這種模型的局限性以及內吞作用在CPP攝取過程中的關鍵角色。

內吞作用的角色

內吞作用是一種細胞攝取過程,其通過細胞膜向內摺疊來獲取外部物質。研究表明,內吞作用是細胞內化的一個主要機制,不同的CPP在內吞過程中的行為顯示出同時出現的多種機制。這種情況尤其在穿透肽penetratin和transportan中得以證實。

內吞作用不僅涉及能量,還可能同時讓不同的攝取途徑交替進行。

透過形成暫態結構的轉運

最後一個機制是基於反向微胞的形成。在這個模型中,CPP與負電荷的磷脂結合,生成的反向微胞能在脂質雙層內保持水相環境。這樣的結構在撰寫文獻中仍然存在爭議,因為非對稱分佈會產生良好的電場,可能推動內部化過程。

細胞穿透肽的應用

細胞穿透肽在藥物傳遞和治療各類疾病方面展現出顯著的潛力。特別是在核酸的傳遞方面,CPP-核酸複合物成為一種強大的工具,不僅能夠解決高分子量核酸的運送難題,還能有效維持其生物活性。

例如,短干擾RNA(siRNA)和反義寡核苷酸(asONs)的成功傳遞,展示了CPP在現代醫學中極大的應用潛力。

對比劑的運輸

在癌症診斷中,CPPs也被用作對比劑的傳輸載體。透過這些對比劑,研究人員能夠有效地標記腫瘤細胞,從而獲取更準確的診斷數據。最近的研究已經發現,利用不對稱氨基酸進行設計的β-或γ-氨基酸對比劑,能提高穿透肽的穩定性及效能。

對於醫療技術的未來,細胞穿透肽的潛力仍有許多未知的挑戰與選擇。您認為接下來的研究將如何改變我們對細胞穿透肽的理解與應用?

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