[發明專利]一種噻唑烷形成化學介導的細胞表面多功能化修飾方法

在審

• 申請號: 202210382681.7
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114657116A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 畢曉寶;殷利紅;葉邦策
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;A61K47/69;A61K47/62;A61K47/68
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

本發明公開了一種噻唑烷形成化學介導的細胞表面多功能化修飾方法，它通過氧化唾液酸的鄰二醇基，將醛基引入細胞表面并作為與1,2?氨基硫醇發生反應的特異位點，從而在生物兼容的條件下成功將攜帶該1,2?氨基硫醇化學官能團的不同功能分子偶聯到細胞表面，為制備酶?細胞偶聯物和調控細胞間特異相互作用研究提供了新方法。同時，本發明還提供了在活細胞界面上實現可控、可逆的化學修飾技術，切斷細胞表面上形成的噻唑烷基。因此，本發明不僅拓展了噻唑烷形成化學在生物醫學研究中的應用范圍，還進一步豐富了現有細胞表面化學修飾的工具箱，從而為腫瘤免疫治療、干細胞治療、組織再生工程以及活細胞藥物遞送等研究提供了新工具。

技術領域

本發明涉及生物醫藥技術領域，具體涉及一種噻唑烷形成化學介導的細胞表面多功能化修飾方法。

背景技術

細胞表面是由磷脂雙分子層、糖類和蛋白質所組成的生物界面，在維持穩定的細胞內代謝環境，調控細胞內外物質的交換等許多種生命過程中發揮重要作用。例如，細胞響應外界生化微環境主要是由細胞膜上的特定分子(如膜蛋白)完成的，它們可以通過控制細胞間的相互作用、選擇性黏附和物質運輸來影響細胞行為。因此，開發新型細胞表面修飾技術方法以此精準調控細胞表面功能組分，不僅為探究細胞表面分子功能及其調控機制提供研究方法，還能夠為腫瘤免疫治療，干細胞靶向治療、組織再生工程等臨床應用提供更有效的技術支撐。

在過去的十幾年中，細胞表面修飾技術為細胞生物學、分子醫學及生化分析的飛速發展創造了前所未有的條件。其中，基因工程依然是目前調控細胞表面組分的常用手段。然而，該“內部”改造方法存在著諸多缺點，例如，只有可遺傳編碼的分子被展示在細胞表面；永久性或不可逆編輯細胞基因組會帶來未知風險。為此，學者們報道開發了多種從“外部”修飾細胞表面的途徑，包括寡糖代謝工程、疏水插入、直接化學修飾、脂質體融合、酶促重塑等。這些方法的優勢在于其能夠將許多種非遺傳編碼分子展示于細胞表面，極大地豐富了細胞表面組分多樣性，還適用于不同來源、類型的細胞(如干細胞和原代細胞)。當然，這些方法也不是萬能的，同樣存在著其利與弊。例如，通過結合細胞代謝通路和生物正交反應來開發的寡糖代謝工程已經成為一個非常強大的標記細胞糖組分的重要方法，但是該方法可能會改變細胞發揮正常功能所需的生化途徑，而且并非所有細胞系都具有此代謝機制。再如，雖然直接化學修飾法是一種更為簡便高效的細胞標記方法，但是由于其缺乏位點選擇性，有可能會干擾細胞正常的生物活性。因此，精準調控細胞表面特定組分而不干擾其他組分的正常功能仍然充滿挑戰。綜上所述，在現有技術基礎之上開發一種新穎的、非基因工程的、具有自主知識產權的活細胞表面化學修飾方法，將在基礎生物醫學研究和臨床應用治療方面均具有重要意義。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種在生物兼容條件下，可以高效、便捷地對細胞表面進行多種功能化修飾的新方法，以此為制備多肽、納米抗體-細胞偶聯物，開發活細胞介導的藥物遞送系統以及調控細胞間特異的相互作用等研究提供一種全新的技術方案。

第一方面，本發明提供了一種共價修飾細胞表面的化學方法，即通過高碘酸鈉氧化的方法在細胞表面引入活性醛基作為縮合反應位點，利用其與1,2-氨基硫醇發生特異反應生成噻唑烷的反應機理，以噻唑烷基作為連接子(linker)成功將含有此化學官能團(即1,2-氨基硫醇)的不同功能分子連接到細胞表面，從而為賦予細胞新的性質或功能提供了新方法。其中，本發明提供的噻唑烷形成化學介導的細胞表面多功能化修飾的流程示意圖如圖1所示。

進一步地，所述含有化學官能團的不同功能分子為含有1,2-氨基硫醇結構的多肽、蛋白質或納米抗體等。含有1,2-氨基硫醇結構的功能分子，也可以是小分子化合物、納米顆粒或聚合物等。

進一步地，所述多肽為N端含有半胱氨酸的熒光肽、GE11、SpyTag或SnoopTag等，所述蛋白質為融合有SpyCatcher的GFP、mCherry或Arginase等，所述納米抗體為融合有SpyCatcher的anti-EGFRAffibody。