利用细胞内分子诱导细胞外多肽自组装：香港科技大学研究团队成功实现高效原位细胞纯化

香港科技大学的旷怡教授（点击查看介绍）团队近期成功整合了mRNA开关与酶控多肽自组装技术，开发了对目标细胞的新型高效原位纯化技术。这项创新性技术既不影响细胞生长的情况下，更能显著提升目标细胞的纯度，为各种生物医学应用提供高质量的细胞来源。

图1. 技术示意图

传统的细胞纯化技术主要是通过荧光或磁性激活实现对目标细胞的分选，具体操作在细胞悬浮液中进行。这些方法虽然效率很高，但可能会损伤一些脆弱的细胞，特别是分化后的干细胞。而受损的细胞甚至可能会影响后续的应用，例如测定观察的淮确性和临床使用的安全性。因此，有必要开发新一代纯化目标细胞的技术，在高效分选的基础上不影响目标细胞的生长。

原位细胞纯化直接在细胞培养中进行，能有效降低在纯化过程中降低对目标细胞的损耗。近年来出现了几种原位细胞纯化方法，其中酶控多肽自组装技术具有很高的潜力。多肽自组装前体在高磷酸酶表达的细胞表面自组装生成有毒结构，从而精确而高效地杀死非目标细胞。但是，在以往的案例中，酶控多肽自组装技术只能清除自体高磷酸酶表达的细胞，其应用就有所限制。

香港科技大学的旷怡教授团队针对这个问题，设计出了一种合成的mRNA开关与酶控多肽自组装技术整合的原位细胞纯化方法。这方法能感应各种细胞内的标志物（例如microRNA及蛋白质）来表达磷酸酶，使无毒的多肽前体在非目标细胞表面去磷酸化然后自组装，从而培养基中的多肽可以选择性地在非目标细胞表面形成毒性聚集体，实现原位对非目标细胞的选择性去除。而毒性聚体的生成又要求磷酸酶浓度达到一个足够高的阈值，这样就可以有效地避免了mRNA开关编码的磷酸酶的泄露表达而误伤目标细胞。此方法能够高效清除非目标细胞，同时能根据细胞内的标志物而广泛地应用在各种细胞。

实验结果表明，这种方法能够根据不同细胞种类中microRNA的差异性有效去除杂质细胞，通过两次简单的培养基更换，仅在24小时内，就能将非目标细胞 (HEK293-CFP) 的降至2%以下，而目标细胞的MDA-MB-231和HepG2-RFP都有大于90%的回收率。

图2. 多细胞纯化：HEK293-CFP、MDA-MB-231和HepG2-RFP共培养24小时后，纯化後的情况。

香港科技大学团队的这种技术，可以通过设计不同的mRNA开关来检测不同的目标分子，因此可以灵活地适应多种原位细胞纯化的需求。这种高效且高选择性的原位细胞纯化策略，为提高干细胞分化的质量提供了强大的支持，同时也为细胞治疗和组织工程等领域带来了广阔的应用前景。

相关论文发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition ），文章的第一作者是香港科技大学博士生李卓然。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Intracellular Molecules Induced Extracellular Peptide Self-Assembly for Efficient and Effective In Situ Cell Purification

Cheuk Yin Li, Zhenghua Liang, Lejian Liu, Yi Kuang

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202306533

导师介绍

旷怡

https://www.x-mol.com/university/faculty/345190