陳鵬課題組與合作者發(fā)展了脂質體介導的細菌效應蛋白“胞內遞送”策略
效應蛋白（Effector proteins）在病原菌-宿主相互作用中發(fā)揮著重要作用。它們通過調控宿主細胞的信號轉導，免疫響應等方式，促進細菌的侵染。這些效應蛋白往往都是靶向細胞中特定的信號轉導通路，并具有獨特的底物識別機制和催化機理。因此，利用細菌效應蛋白調控細胞內異常的信號轉導，以實現(xiàn)治療性應用，具有廣闊的前景。然而，目前尚缺乏有效的蛋白質胞內遞送策略，限制了這些潛在的應用。近年來，陽離子脂質體介導的蛋白質胞內遞送策略，憑借其高效的遞送能力，吸引了研究者們的關注。
細胞內異常激活的MAPK激酶信號通路是導致包括癌癥在內的多種疾病產生的重要原因。因此，抑制異常激活的MAPK信號是一種有效的癌癥治療策略，但目前臨床使用的針對MAPK通路的小分子抑制劑易產生耐藥性。近年來，對MAPK通路的共價抑制策略，尤其是對其終端蛋白ERK進行不可逆阻斷，吸引了極大的關注。
志賀氏桿菌效應蛋白OspF能夠特異地靶向宿主MAPK信號通路的終端激酶ERK，并通過一種β-消除的不可逆反應，使ERK蛋白永久失活，從而徹底阻斷MAPK信號通路。 受此啟發(fā)，北京大學化學與分子工程學院陳鵬教授與中國科學院化學研究所汪銘研究員合作，借助于高通量脂質體篩選策略，實現(xiàn)了陽離子脂質體介導的OspF胞內遞送，對癌細胞MAPK信號通路和腫瘤生長進行了特異抑制，并對巨噬細胞免疫響應進行了特異調控（圖1）。相關成果以“Cationic Lipid-based Intracellular Delivery of Bacterial Effectors for Rewiring Malignant Cell Signaling”為題在Angewandte Chemie International Edition雜志上發(fā)表。
圖1 細菌效應蛋白“胞內遞送”的策略與應用
作者通過構建陽離子脂質體文庫和基于OspF催化機理的高通量篩選平臺，成功地獲得了能夠高效遞送OspF的陽離子脂質體（圖2）。細胞攝取實驗證明OspF能夠借助陽離子脂質體而有效地被細胞攝取。
圖2 基于陽離子脂質體的高通量篩選平臺
接下來，作者探究了OspF對癌細胞MAPK信號的調控作用。結果表明，OspF能夠在多種癌細胞中有效地抑制ERK的活性，繼而阻斷MAPK信號。進一步地，在小鼠腫瘤模型上，作者觀察到了被陽離子脂質體遞送的OspF有效地富集在腫瘤部位，并展現(xiàn)了有效地抑制腫瘤生長的能力（圖3）。
圖3 胞內遞送的OspF能夠有效抑制腫瘤生長
最后，作者嘗試利用OspF調控巨噬細胞的免疫響應。結果表明，借助于陽離子脂質體，OspF被成功地遞送至巨噬細胞，并通過MAPK信號調控了巨噬細胞炎癥因子釋放等免疫響應（圖4）。
圖4 OspF調控巨噬細胞免疫響應
綜上，作者報導了一種陽離子脂質體介導的細菌效應蛋白胞內遞送策略，用以調控癌細胞的異常信號轉導，進而抑制腫瘤的生長。同樣的策略還可以被用于巨噬細胞等難以轉染的免疫細胞類型。該工作為深入挖掘細菌天然效應蛋白在疾病治療等方面的潛力，提供了一種普適性的策略。
論文的共同第一作者為北京大學化學與分子工程學院博士研究生楊紹君和中國科學院化學研究所碩士研究生唐巧；陳鵬教授與汪銘研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金委、科技部、北京分子科學國家研究中心以及北大-清華生命科學聯(lián)合中心的資助。
論文鏈接： https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202009572
DOI: 10.1002/anie.202009572 and 10.1002/ange.202009572
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