将抗体潜入细胞的更简单方法

对于几乎任何可能的蛋白质，都可以开发相应的抗体来阻止其结合或改变形状，从而最终阻止其执行其正常功能。因此，数十年来，科学家一直将抗体视为关闭细胞内蛋白质的一种方法，但仍没有一致的方法使抗体以有意义的数量通过细胞膜。

现在，宾州工程学院的研究人员已经找到了一种抗体，可以使抗体与转染剂搭接，生物学家通常将其带正电荷的脂肪泡用于将DNA和RNA转运到细胞中。这些运载工具只接受带有高度负电荷的货物，这种负电荷具有核酸的质量，但抗体却缺乏。通过设计可以与任何抗体连接而不破坏其功能的带负电荷的氨基酸链，他们使抗体与常见的转染剂广泛兼容。

除了这项技术在研究细胞内动力学方面的实用性之外，研究人员还使用抗体进行了功能性实验，从而突出了该技术在治疗方面的潜力。一种抗体阻断了一种蛋白质，该蛋白质通过过早将某些药物从细胞中排出而降低了某些药物的功效。另一个阻断了参与转录过程的蛋白质，这可能是一种以更有害的作用敲除蛋白质的更基本的方法。

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上，由生物工程学系教授安德鲁·索卡斯(Andrew Tsourkas)和其实验室的研究生贺佳·亨利·王(Hejia Henry Wang)进行。

Tsourkas说：“如果要研究特定蛋白质在细胞中的作用，则需要一种关闭其功能的方法。” “至少从1980年代开始，科学家就一直在讨论使用抗体来做这种事情，但即使是当今最好的方法，也效率不高，而且常常具有侵入性。”

迄今为止，这些最有效的技术包括用显微镜针将抗体手动注射到细胞质中，这是一项艰巨的努力，不可能大规模进行。高压电脉冲还可用于在质膜上暂时形成孔，以使抗体流入细胞质，但需要进行大量修补，以确保在此过程中不会杀死细胞。

Tsourkas和Wang受到了细胞内抗体递送的可能性的启发，但他们期待着为基因递送而开发的商业转染剂的成功，通过将DNA或RNA的新序列引入细胞，已经使无数的细胞动力学研究成为可能。

Tsourkas说：“利用基因传递方面的技术发展将使我们能够将抗体传递给更大的细胞群。” “更重要的是，能够像在DNA或RNA上一样容易地在细胞膜上运送抗体，将开辟一个目前世界上大多数生物学实验室都无法实现的实验世界。”

使用DNA和RNA完全阻止蛋白质的生产是一种钝器。但是，抗体可用于抑制特定的蛋白质功能或仅阻断相关的结合位点。

Wang说：“由于抗体在生物学研究中得到了广泛的应用，因此从商业供应商那里可以买到成千上万种经过有效验证的抗体。” “我们的技术允许研究人员首次使用这些抗体中的任何一种来抑制细胞内蛋白质，从而大大扩展了现有抗体收集的用途。”

宾夕法尼亚大学工程师技术的核心是找到一种即插即用的主要屏障解决方案，以防止抗体和其他蛋白质与商业转染剂兼容。那些带正电荷的脂质气泡很容易接受DNA和RNA，因为核酸具有很强的负电荷，而抗体在其整个结构中都具有一定范围的正电荷和负电荷。

来自其他实验室的少量先前研究表明，在蛋白质上附着高度负性“标签”的潜力很大，足以改变其总电荷以与市售转染剂一起使用。Tsourkas和Wang通过设计一种简单的方法将阴离子多肽(带负电荷的氨基酸的短链)连接到几乎任何现有抗体上，从而扩展了这项研究。

Tsourkas说：“如果您不是抗体生产实验室，则可能没有足够的专业知识来自信地创建带有负电荷标签的抗体。” “我们所做的就是提供一种非常简单的试剂，将阴离子多肽精确地连接到您可以在一个步骤中购买的任何抗体，而不会在此过程中阻碍其功能。”

较早的艰苦技术使抗体进入细胞，成功率只有一位数。相比之下，Penn工程师的实验发现高达90%的细胞最终具有足够的抗体来抑制被靶向的蛋白质功能。

Tsourkas说：“在一种情况下，我们抑制了一种清除小分子药物的蛋白质，然后才能起作用。药物反应曲线表明，与这种蛋白质具有活性的情况相比，我们可以杀死细胞的剂量降低了五倍。” “在第二种情况下，我们证明了我们可以通过测量RNA编码的蛋白质的数量来阻止转录因子进入细胞核，而该细胞核通常会转录RNA 。”

该团队最近获得了一笔拨款，将这项工作扩展到小鼠体内研究。他们将必须在那里开发新的运载工具，这些运载工具首先能够将抗体传递给靶细胞，但他们也将有机会应对“不可消耗的蛋白质组”，即小分子蛋白质的庞大名册药物目前无法抑制。

Tsourkas说：“据估计，超过80%的细胞内蛋白质不能与传统的小分子药物一起用药，因此，我们相信我们的技术使我们能够获得广泛的新治疗靶点。”