治疗性生物分子，如蛋白、多肽、核酸和小分子药物等，在调控细胞功能、肿瘤治疗、基因编辑、免疫治疗等领域具有重要应用价值。然而，这类分子的体内递送仍面临稳定性差、靶向性不足、内体滞留和释放不可控等难题。凝聚体作为一类由液-液相分离形成的水相液滴，具有制备条件温和、负载效率高和能够保护生物活性等优势，为治疗性生物分子递送提供了新思路，但传统凝聚体由于缺乏稳定的界面结构和可调的表面化学性质，限制了其在精准治疗递送中的应用。
近日，四川大学蒋和金/周加境团队、四川大学华西口腔医学院蒋林利/刘磊团队联合澳大利亚墨尔本大学Frank Caruso教授团队，构建了一种多肽-多酚网络修饰的靶向凝聚体递送系统（peptide coacervate@polyphenol–peptide networks，PC@PPNs）。该体系由聚精氨酸和含有二硫键的聚天冬氨酸通过液-液相分离形成凝聚体，并利用单宁酸与功能肽之间的超分子作用构筑表面涂层，实现凝聚体稳定性、细胞靶向性、内体逃逸和胞内响应释放的多重调控。
该工作以“Targeted Coacervates Enabled by Polyphenol−Peptide Networks for Therapeutic Delivery”为题，发表在Journal of the American Chemical Society期刊上。
该体系通过多肽-多酚网络对肽凝聚体进行表面修饰，实现了药物负载、细胞靶向、内体逃逸和胞内响应性释放的多重功能。功能肽的引入赋予凝聚体可编程细胞识别能力，并让其能够在酸性pH和高GSH环境中加速药物的胞内释放。
图1：PC@PPNs靶向凝聚体递送平台的设计与作用机制。
不同功能肽可用于构筑表面性质可调的多肽-多酚网络涂层。该涂层显著提高凝聚体在复杂介质中的稳定性，同时保存凝聚体本身的pH/GSH响应性。通过引入HER1、HER2、RGD和抗污肽等不同功能肽，可以进一步调节凝聚体的表面性质和细胞识别能力。这类PC@PPNs能够高效负载小分子、生物大分子及疏水性分子等多类治疗性药物，显示出良好的载荷兼容性。
图2：PC@PPNs的制备、结构表征和负载性能。
细胞摄取抑制实验表明，PC@PPNs主要通过能量依赖的内吞途径进入细胞，其中脂筏相关途径可能发挥重要作用。进入细胞后，PC@PPNs能够有效逃逸内体，并将多种药物模型，包括荧光小分子、蛋白质和疏水性分子释放至胞质中，实现高效胞内递送。随着孵育时间延长，荧光分子在胞质中的分布逐渐增强，进一步表明该体系具有良好的胞内释放能力。
图3：PC@PPNs的胞内递送过程与内体逃逸能力。
PC@PPNs可递送毒性蛋白、促凋亡多肽、功能酶、质粒DNA等多类生物活性分子。递送后的生物分子在胞内保持相应功能，可诱导细胞毒性、线粒体损伤、酶催化反应及基因表达调控。例如，PC@PPNs递送的毒性蛋白和促凋亡多肽可显著降低细胞活力，递送的β-半乳糖苷酶和辣根过氧化物酶仍可催化相应底物反应，Cre重组酶和质粒DNA则可进一步实现基因重组和外源基因表达。
图4：PC@PPNs递送生物活性大分子并调控细胞功能。
HER2靶向肽修饰显著增强了PC@PPNs对HER2阳性SKOV3细胞的识别和摄取能力，而非靶向对照组的细胞摄取相对较低。负载阿霉素后，该体系在体内实现了更有效的肿瘤抑制。与此同时，与游离阿霉素相比，PC@PPNs递送体系可减轻体重下降和心脏组织损伤，显示出降低系统毒性的潜力。
图5：HER2靶向PC@PPNs用于SKOV3肿瘤治疗。
RGD修饰的PC@PPNs可将PD-L1 siRNA递送至B16F10黑色素瘤组织，降低肿瘤细胞PD-L1表达，并显著抑制肿瘤生长。该治疗促进树突状细胞成熟以及CD4⁺和CD8⁺T细胞免疫应答，从而增强抗肿瘤免疫治疗效果。与游离siRNA和非靶向递送体系相比，RGD修饰组表现出更明显的免疫激活和肿瘤抑制作用。
图6：PC@PPNs介导PD-L1 siRNA递送用于黑色素瘤免疫治疗。
转录组分析显示，PC-siRNA@PPN-RGD治疗后，肿瘤组织中免疫抑制相关基因下调，效应T细胞和自然杀伤细胞相关基因上调。通路富集结果表明，该体系可重塑肿瘤免疫微环境，激活抗原呈递、T细胞受体信号和自然杀伤细胞介导的细胞毒性通路。这些结果进一步说明，PC@PPNs介导的PD-L1沉默不仅可降低肿瘤细胞的免疫逃逸，还能够增强适应性和先天性抗肿瘤免疫反应。
图7：RNA-seq揭示PC@PPNs介导的肿瘤免疫激活机制。
总结：该研究构建了一种多肽-多酚网络修饰的靶向凝聚体递送平台，实现了凝聚体稳定性、靶向性、内体逃逸和胞内响应释放的多重调控。与传统凝聚体相比，PC@PPNs具有更强的结构稳定性、更灵活的功能化表面和更广泛的药物递送适用性。该工作不仅拓展了凝聚体人工原始细胞模型的设计，也拓展了功能化凝聚体在生物医学领域等领域的应用。
该研究得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目、澳大利亚研究理事会项目及中央高校基本科研业务费等项目的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/jacs.6c06722
