导语

蛋白质/抗体疗法通过替换体内缺陷和缺失的蛋白质发挥治疗作用，在低浓度下仍显示出高特异性和活性。胰岛素是美国食品和药物管理局(FDA)1982年批准的蛋白质疗法，可以有效治疗I型和II型糖尿病。这是极具市场潜力的治疗方法。据估计，到2019年底，包括用于诊断、预防和治疗的蛋白质药物在内的生物工程蛋白质药物的全球市场价值将达到约2227亿美元。

然而，易聚集和失活、易引发免疫反应等不利的理化性质已成为蛋白质输送的主要问题。近年来，纳米给药系统的发展已成为解决这一问题的有效途径。基于此，本文综述了用于递送蛋白质药物的纳米载体，主要包括聚合物纳米粒(天然多糖和合成聚合物)、脂质纳米载体、蛋白质复合物、细胞穿透肽纳米载体、基于外体的递送系统、，金属有机骨架(MOF)配合物和无机纳米颗粒(二氧化硅、金、磁性骨架和碳骨架)

图1 用于蛋白质胞内递送的不同纳米载体

聚合物纳米载体

众所周知，聚合物分为天然聚合物和合成聚合物。壳聚糖、细胞糊精、海藻酸钠、右旋糖酐及其衍生物等多糖是一类重要的天然聚合物，广泛用于蛋白质的细胞内传递。

1.多糖纳米载体

壳聚糖(CS)是一种天然多糖，广泛应用于生物医学领域。浙江理工大学姚菊明课题组于2017年报道了一种L-缬氨酸(LV)和苯硼酸(PBA)修饰的多功能羧甲基壳聚糖纳米颗粒(CMCS NPs)。这一体系能够在高浓度葡萄糖刺激下“触发释放”胰岛素，同时保护胰岛素不在模拟胃液、肠液环境中降解，从而实现对胰岛素的高效递送。

2.合成聚合物纳米载体

细胞穿透性聚二硫化物(CPDs)最初于2013年由Matile团队研发，其粒径可通过改变聚合时间、引发剂和单体浓度进行调节。新加坡国立大学姚少钦团队于2015年报道了一种谷胱甘肽(GSH)辅助解聚的CPDs，因包含具有硫醇基的引发剂，其在胞质中GSH的作用下能够迅速降解，从而高效递送蛋白质。硫醇基引发剂的结构如图3a所示。

脂质纳米递送系统

脂质纳米递送系统可由天然、半合成或合成脂质材料构建而得，根据结构和组成的不同，可将其大体分为固体脂质纳米颗粒(SLNs)、脂质体、纳米乳和纳米胶囊。目前，已有用于蛋白质或肽类药物口服递送的脂质纳米递送系统取得商业成功。

1. 脂质体

脂质体是具有水性内腔的双层囊泡。基于其特殊的结构，脂质体既能够负载亲水性药物又能够负载疏水性药物，并通过内吞作用或脂质体-细胞膜融合作用将药物递送入胞。迄今为止，已有多种载有小分子药物的脂质体获得FDA的批准应用于临床。

中国药科大学周建平团队于2014年报道了一种凝胶-脂质体复合物用于肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)和阿霉素(DOX)的共递送(图5)，这一策略表现出良好的抗肿瘤效果。

2. 固体脂质纳米颗粒

固体脂质纳米颗粒的生物降解性和生物相容性良好、化学修饰易于进行，而且能够被细胞快速摄取，因此也可作为一种富有前景的亚微米基因/蛋白质递送系统。

基于蛋白质的纳米颗粒

蛋白质纳米颗粒具有高度的特异性和修饰灵活性，可向细胞特异性地靶向递送蛋白质。目前，已有多种从动、植物中提取的蛋白质用于构建蛋白质纳米颗粒，包括胶原蛋白、白蛋白、酪蛋白、大豆蛋白等。

1. 蛋白质笼

蛋白质笼(protein cages)纳米颗粒的直径通常小于30nm，大多数蛋白质药物通过共价生物结合或基因融合而定位于笼表面。韩国蔚山国立科学技术研究院的Kang及其同事采用基因方法将可结晶片段(Fc)结合肽段(FcBP)引入铁蛋白笼，在这一系统中，人和兔的IgG抗体均能够与FcBP功能化的铁蛋白非共价结合，从而形成用于乳腺癌治疗的抗体纳米递送系统(图9 a-d)。

2. 病毒样纳米载体

受人乳头瘤疫苗和乙肝病毒疫苗的启发，广泛的多学科方法被应用于设计用于蛋白质胞内递送的病毒样颗粒(VLPs)。其中，蛋白质药物能够被负载于VLPs的表面或者内部，进而被细胞有效内化。

3. 蛋白质复合物

在众多蛋白质纳米载体(protein-basednanocarriers)中，天然纤维蛋白丝素蛋白(silk fibroin)的负载能力较高，且能够实现对药物的可控释放。然而，其超负电荷在一定程度上限制了这一载体的应用。针对这一问题，在其表面涂覆阳离子脂质层可作为一种有效的解决方案。

外泌体

外泌体(exosomes)是细胞主动向外界环境分泌的纳米囊泡结构。外泌体体积小，直径通常为30-100 nm，含有蛋白质、脂质mRNA等生物活性物质。由于外泌体属于内源性载体，与外源性纳米载体相比，其免疫原性更低，能够更好地避免网状内皮系统(RES)的吞噬。图10列举了一些基于外泌体开发的药物递送系统。

图2 基于外泌体开发的药物递送系统

总结和展望

用于胞内蛋白质递送的各类纳米载体已被广泛开发，然而，目前仍然存在一些挑战：

1)需要谨慎选择纳米材料，避免体内毒性;

2)共价或非共价修饰，以及有机溶剂的应用，均可能改变蛋白质的结构;

3)需要研明载体材料在体内的代谢过程;

4)递送系统难以从内体释放也是挑战之一;

5)需要进一步证实蛋白质药物与靶点结合后的生物活性;

6)需要建立与小鼠相比更加能够反映人体情况的新模型;

7)应积极根据患者之间的个体差异实现个性化诊疗。

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