力示踪揭示转铁蛋白促进细胞摄取HAIYPRH肽修饰纳米粒子的动力学机制

来源：ACS美国化学会

英文原题：Revealing the Dynamic Mechanism by Which Transferrin Promotes the Cellular Uptake of HAIYPRH Peptide-Conjugated Nanostructures by Force Tracing

通讯作者：单玉萍, 长春工业大学

作者：Siying Li (李思莹)，Ruixia Wang，Junfeng Li，Yulin Liu，Jing Zhou，Guocheng Yang，Yuping Shan (单玉萍)

靶向性多肽HAIYPRH(T7)已被广泛用作构建靶向性纳米药物递送系统的配体，T7可以靶向转铁蛋白受体(TfR)，借助转铁蛋白(Tf)更易进入细胞，然而Tf促进T7修饰纳米粒子进入细胞的动力学机制尚不清楚。本工作基于力示踪技术在单颗粒水平上研究在生理条件下Tf增强细胞摄取T7修饰金纳米颗粒(AuNP-T7)的动力学机制。在TfR过表达水平不同的细胞系中研究细胞摄取AuNP-T7的动态过程，测量并比较了细胞摄取AuNP-T7的动力学参数，包括力，时间和平均速度。AuNP-T7通过具有异双功能分子的PEG共价连接到AFM探针上，然后进行力示踪实验(图1)。

图1. 基于力示踪技术研究AuNP-T7细胞摄取的示意图。

本研究分别测量了在有无转铁蛋白(Tf)促进作用下AuNP-T7进入A549细胞的动力学参数，结果如图2所示。图2(A)为典型的力示踪曲线，红色箭头表示细胞摄取AuNP-T7力信号。没有Tf作用时AuNP-T7的内吞力平均值为66.70 pN，内吞时间平均值为85.00 ms。加入Tf后，力值降为53.49 pN，时间降为67.24 ms。不难发现，加入Tf后，降低了细胞摄取AuNP-T7的力并且缩短了内吞时间。Tf还提高了细胞摄取AuNP-T7的效率，将A549细胞与游离Tf共孵育0、10、20和60 min后，测得内吞力信号的概率分别为8.26％、8.19％、8.73％和12.76。同时，研究了Tf浓度对促进摄取效率的影响，将15、25、35和50 μM的Tf与细胞作用后，测得内吞力信号的概率分别为9.13％，12.76％，11.0％和10.04％。不难看出15 μM Tf处理后的细胞内吞概率略低，但是浓度为25、35和50 μM Tf处理后的细胞，内吞概率没有显著差异。将A549细胞与游离铁抑制剂共孵育1 h进行阻碍后，力信号的概率降低至2.32％，将A549细胞与铁抑制剂共孵育更长时间(4 h)后，力信号的概率降低至0.69％。这也证实了力信号确实来源于细胞摄取AuNP-T7，进一步表明该研究结果的可靠性。

图2. A549细胞摄取AuNP-T7的力示踪测试结果

进一步分析了Tf增强细胞摄取AuNP-T7的动力学机制，统计比较了不同细胞系摄取AuNP-T7所需的时间、力及内吞平均速度。发现Tf通过提高A549细胞(TfR高度过表达，图2D)内吞速度和降低内吞力来提高AuNP-T7的摄取效率。对于HeLa细胞(TfR过表达程度低于A549细胞，图2D)，Tf仅促进提高细胞内吞速度。相反，对于正常体细胞(Vero，TfR不过表达，图2D)，加入Tf反而降低了细胞摄取AuNP-T7的速度。