摘要：近日， 提出了一种创新的解决方案：利用工程化的细菌纳米注射器（ SPEAR系统），实现对多样化生物分子的靶向递送。这一技术基于光神杆菌（Photorhabdus）的毒性盒（virulence cassette，PVC），通过改造使其能够递送包括蛋白质、核糖核蛋

在生物医学领域，精准递送生物分子至特定细胞类型一直是研究的热点与难点。传统的递送系统往往受限于细胞类型的选择性以及生物分子的稳定性。

近日， 提出了一种创新的解决方案：利用工程化的细菌纳米注射器（ SPEAR系统），实现对多样化生物分子的靶向递送。这一技术基于光神杆菌（Photorhabdus）的毒性盒（virulence cassette，PVC），通过改造使其能够递送包括蛋白质、核糖核蛋白（RNPs）、单链DNA（ssDNA）在内的多种生物分子。

该研究团队成功开发出了 SPEAR（spike engineering and retargeting）系统，能够将不同类型的生物分子装载到PVC上，并通过靶向元件实现对特定细胞类型的精准递送。这一系统不仅在体外实验中表现出色，还在体内实验中展现了良好的靶向效果和生物活性。该技术的开发为生物分子递送领域带来了新的突破，有望在基因编辑、药物递送等生物技术应用中发挥重要作用。

研究团队首先对 PVC进行了工程化改造，删除了其内源性货物，并在PVC的尖端（Pvc8）或尖端顶部（Pvc10）融合了异源货物域（如Cas9）。通过透射电子显微镜（TEM）观察到，这些改造后的PVC能够在尖端位置加载Cas9蛋白，并且保持其折叠状态。这一发现为后续的生物分子装载提供了基础。

基于 PVC的工程化改造，研究团队构建了SPEAR系统，该系统通过Pvc10介导的货物装载和Pvc13介导的靶向重定向，实现了对生物分子的精准递送。实验表明，Pvc10能够与Cas9等货物蛋白融合，并在体外自组装到PVC上，从而实现货物的装载。此外，通过在Pvc13中插入生物共轭标签（如SpyTag和SNAP - tag），研究团队能够将PVC与全尺寸抗体（如单链抗体片段scFv和单克隆抗体mAb）共价结合，从而扩展了PVC的靶向范围。

研究团队通过一系列体外实验验证了 SPEAR系统的功能。实验中，Δpvc10 PVCs能够与单独纯化的Pvc10蛋白自组装，并恢复其活性。此外，Pvc10 - Cas9 RNPs能够在体外与Δpvc10 PVCs结合，并在HEK293FT细胞中产生靶向的插入和缺失（indels）。研究团队还通过在Pvc10上融合HUH内切酶（HUHe）域，实现了单链DNA（ssDNA）的装载，并在HEK293FT细胞中观察到了预期的DNA插入。

为了验证 SPEAR系统的体内应用潜力，研究团队将靶向小鼠MHC - II的PVCs注射到小鼠体内，并观察到MHC - II阳性细胞的特异性抑制。此外，通过流式细胞术分析，研究团队发现PVCs能够特异性地靶向并抑制小鼠脾脏中的B细胞，且对非靶细胞类型无显著影响。这些结果表明，SPEAR系统在体内环境中也具有良好的靶向性和生物活性。

SPEAR系统的开发为生物分子的靶向递送提供了一种全新的技术平台。该系统不仅能够装载多种类型的生物分子，还能够通过靶向元件实现对特定细胞类型的精准递送。这一技术的创新性和实用性使其在基因编辑、药物递送等领域具有广泛的应用前景。未来，随着SPEAR系统的进一步优化和应用拓展，有望为生物医学研究和临床治疗带来更多的突破和创新。

来源：云阳好先生做实事