[发明专利]谷氨酰胺转氨酶介导的细胞膜表面修饰方法

说明书

本发明公开了一种谷氨酰胺转氨酶介导的细胞膜表面修饰方法。本发明所提供的谷氨酰胺转氨酶介导的细胞膜表面修饰方法，包括如下步骤：利用谷氨酰胺转氨酶将修饰物连接到靶细胞的细胞膜表面的底物蛋白上；所述修饰物上含有谷氨酰胺残基；所述底物蛋白上含有赖氨酸残基。本发明开发了一种依据天然酶促反应的精确可控的细胞膜表面修饰方法，该平台以细胞功能改善为导向，以不改变细胞自身生理特性为前提，以细胞基础研究和细胞治疗为出口，以功能片段的多样可变性为媒介，以操作简单、反应快速和可重复性高为特点，为药物研发、细胞治疗和基础研究等再生医学提供一种新思路。

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，具体涉及一种谷氨酰胺转氨酶介导的细胞膜表面修饰方法。

背景技术

目前已报道的细胞修饰有：1、条件刺激；2、基因改造；3、细胞膜修饰三种方法。

条件刺激主要是指通过物理或者化学因素对细胞实施刺激，使细胞对特定刺激做出反馈。如低氧培养、药物干预、生长因子诱导等，有利于细胞上调某些靶向分子的表达，以实现改变细胞特性的目的。但是这类刺激会导致细胞在整体基因和表观遗传方面都会出现一系列不可控的变化，因此存在安全隐患。例如预刺激细胞分化的同时会使其免疫原性大幅度提高，如果用于细胞治疗可能导致细胞植入后治疗效果不佳；其次，特殊物理条件的实现一般都需要特殊设备才能完成，设备的不同导致精确性存在误差，因此会造成不同的操作者间可重复性差，对广泛应用造成限制；第三，化学刺激物，主要以药物、生长因子为主，异种蛋白的引入会使细胞获得免疫原性，如果进入人体会引起严重的副反应，如白介素6残留是造成细胞植入后发热，呕吐，内分泌功能紊乱等症状的主要原因。而药物残留更是会对机体造成一定的毒害作用。

基因改造是通过给细胞导入某些具有特定靶向性的分子的外源基因从而使细胞膜表面获得被特异性分子识别的能力。如目前临床在使用的通过基因编辑方法获得的嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor t cells，CAR-T)。虽然基因修饰成功对细胞表位进行了改造，而且对细胞的靶向性有了一定程度的提高，但是基因改造所面临的问题是转染率低，脱靶率高，及基因毒性等。而更为重要的是不同载体的装载能力，有效性，可操控性，新导入异种基因的相融性等都存在差异。就现有的实验数据表明，无论是病毒性或非病毒性转染，都不能既保证细胞活性和分化能力，又保证比较高效稳定的转染。

细胞膜工程是一种新兴的研究领域，其目的在于利用生物的、化学的、或物理的方法对细胞膜进行目的分子的修饰，使被修饰细胞的细胞膜表面特性发生变化，其最主要的目的之一就是为了实现细胞治疗中的靶向归巢问题。现有的最常规的细胞膜表面修饰方法主要是化学法，但是化学修饰发过程非常复杂，需要多步操作才能将多肽等连接在细胞膜上，会不同程度的影响细胞活性产生，而且其最明显的缺点就是连接底物的随机性。物理方法目前主要是依据细胞膜与修饰物的相似相容原理完成，使修饰物嵌合在细胞膜上，此种方法中修饰目的物的处理要求较高，而且修饰之后长期存在于细胞膜上，半衰期较长。而现有的生物法修饰主要针对某种特定细胞的特定酶分子进行，不具有普适性。

总体而言，目前细胞修饰的方法主要采取以上措施，能够解决一部分基础研究和临床治疗需求，但是仍然存在一系列的问题，特别是对于个体化精准医疗的追求更是要求一种普适性的修饰方法能够针对不同患者做出修饰调整。因此一种操作过程快速简单，质量容易控制，对细胞无损伤，代谢产物无毒害的细胞修饰方法亟需解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种普适性的细胞膜表面修饰方法，以弥补基础研究和细胞治疗中细胞在靶向治疗、粘附、迁移、增殖、分化、抗药性等某一方面或某几方面的功能不足。

第一方面，本发明要求保护一种谷氨酰胺转氨酶介导的细胞膜表面修饰方法。