PNAS：红细胞可作为全身给药载体

当红细胞穿越血管时，它们将氧气传递到你身体几乎每一个角落和空隙。但是氧气并不是它们能携带的唯一东西。目前，麻省理工学院一个研究小组通过设计红血细胞，使其表面具有“粘性”蛋白质，赋予这些细胞携带任何东西的能力，从治疗免疫系统疾病或癌症的药物，到用于血管成像的放射性分子。相关研究结果发表在6月30日的PNAS杂志。

宾夕法尼亚大学的生物化学家Vladimir Muzykantov没有参与这项新工作，他表示：“这真是一个伟大的想法，也是一种非常新颖的方法。”

红细胞占人体所有细胞的1/4，能存活平均4个月的时间。麻省理工学院的免疫学家Hidde Ploegh指出，红细胞的普遍性和长寿命，使得它们成为一种理想的载体，可携带药物进行全身治疗。此前，研究人员通过使分子穿过细胞膜进入其内部，将药物加载到红细胞中，但是这个过程会削弱细胞，只有当细胞到达其最终目的地时，分子才能释放。

Ploegh及其同事希望将分子附加到红细胞的外部。由于红血细胞没有细胞核，因此缺乏制造新蛋白的遗传物质，研究人员转向有核红血球——仍含有DNA的红细胞前体细胞，实际上是未成熟的红细胞。科学家们将已知编码红细胞表面蛋白的基因修改版本，添加到有核红细胞中。引入的基因序列有过修改，因此有核红细胞会产生具有额外标记的表面蛋白质，可被称为分拣酶（sortase）的蛋白质所识别。

当有核红细胞成熟为红血细胞时，这些工程蛋白质仍然存留。当研究人员将分拣酶添加到成熟的细胞混合物中时，这个蛋白会剪掉每个工程蛋白质的末端，留下“粘性”拖车钩栓用于携带药物。然后，具有相应分拣酶标签的任何分子，可与红细胞的表面蛋白质结合。为了显示这个钩栓如何起作用，Ploegh的研究小组把维生素生物素附加到红细胞上，然后将其注入小鼠体内。携带生物素的细胞在血液循环中存活了至少28天。

Ploegh设想，未来可用这种技术创建一种新型个性化疗法——分离你自己的细胞，用来产生分化为有核红细胞的干细胞，经遗传改造携带一个分子，然后注入到你的体内。需要在循环系统中传播的任何分子都可以是货物。等到有核红细胞成熟为红细胞的时候，它们将失去自己的DNA，从而消除了遗传物质持续突变或扩散的风险。Ploegh指出：“你可以安装的有效荷载是无限的。但是现在，很多应用仍然还是假设。”

Muzykantov已经开发出利用红血细胞作为分子载体的其他方法，他表示，这种新方法的意义超过了药物传递。它可以被用来跟踪红血细胞，诊断血液疾病，将成像剂扩散到体内，对动脉粥状硬化斑块或阻塞的动脉成像，或在移植之前，通过阻断进入血流的抑制性抗体，压制免疫系统。

他补充道：“但是在动物模型中，还有很多问题要解决。我很想看到一个示范，即利用这种方法将一种真正的药物结合到红细胞，但它仍然是有效的。”

原始出处

Shi J1, Kundrat L1, Pishesha N2, Bilate A1, Theile C1, Maruyama T1, Dougan SK1, Ploegh HL3, Lodish HF4.Engineered red blood cells as carriers for systemic delivery of a wide array of functional probes.Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Jun 30.