[发明专利]一种噻唑烷形成化学介导的细胞表面多功能化修饰方法

说明书

本发明公开了一种噻唑烷形成化学介导的细胞表面多功能化修饰方法，它通过氧化唾液酸的邻二醇基，将醛基引入细胞表面并作为与1,2‑氨基硫醇发生反应的特异位点，从而在生物兼容的条件下成功将携带该1,2‑氨基硫醇化学官能团的不同功能分子偶联到细胞表面，为制备酶‑细胞偶联物和调控细胞间特异相互作用研究提供了新方法。同时，本发明还提供了在活细胞界面上实现可控、可逆的化学修饰技术，切断细胞表面上形成的噻唑烷基。因此，本发明不仅拓展了噻唑烷形成化学在生物医学研究中的应用范围，还进一步丰富了现有细胞表面化学修饰的工具箱，从而为肿瘤免疫治疗、干细胞治疗、组织再生工程以及活细胞药物递送等研究提供了新工具。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种噻唑烷形成化学介导的细胞表面多功能化修饰方法。

背景技术

细胞表面是由磷脂双分子层、糖类和蛋白质所组成的生物界面，在维持稳定的细胞内代谢环境，调控细胞内外物质的交换等许多种生命过程中发挥重要作用。例如，细胞响应外界生化微环境主要是由细胞膜上的特定分子(如膜蛋白)完成的，它们可以通过控制细胞间的相互作用、选择性黏附和物质运输来影响细胞行为。因此，开发新型细胞表面修饰技术方法以此精准调控细胞表面功能组分，不仅为探究细胞表面分子功能及其调控机制提供研究方法，还能够为肿瘤免疫治疗，干细胞靶向治疗、组织再生工程等临床应用提供更有效的技术支撑。

在过去的十几年中，细胞表面修饰技术为细胞生物学、分子医学及生化分析的飞速发展创造了前所未有的条件。其中，基因工程依然是目前调控细胞表面组分的常用手段。然而，该“内部”改造方法存在着诸多缺点，例如，只有可遗传编码的分子被展示在细胞表面；永久性或不可逆编辑细胞基因组会带来未知风险。为此，学者们报道开发了多种从“外部”修饰细胞表面的途径，包括寡糖代谢工程、疏水插入、直接化学修饰、脂质体融合、酶促重塑等。这些方法的优势在于其能够将许多种非遗传编码分子展示于细胞表面，极大地丰富了细胞表面组分多样性，还适用于不同来源、类型的细胞(如干细胞和原代细胞)。当然，这些方法也不是万能的，同样存在着其利与弊。例如，通过结合细胞代谢通路和生物正交反应来开发的寡糖代谢工程已经成为一个非常强大的标记细胞糖组分的重要方法，但是该方法可能会改变细胞发挥正常功能所需的生化途径，而且并非所有细胞系都具有此代谢机制。再如，虽然直接化学修饰法是一种更为简便高效的细胞标记方法，但是由于其缺乏位点选择性，有可能会干扰细胞正常的生物活性。因此，精准调控细胞表面特定组分而不干扰其他组分的正常功能仍然充满挑战。综上所述，在现有技术基础之上开发一种新颖的、非基因工程的、具有自主知识产权的活细胞表面化学修饰方法，将在基础生物医学研究和临床应用治疗方面均具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种在生物兼容条件下，可以高效、便捷地对细胞表面进行多种功能化修饰的新方法，以此为制备多肽、纳米抗体-细胞偶联物，开发活细胞介导的药物递送系统以及调控细胞间特异的相互作用等研究提供一种全新的技术方案。

第一方面，本发明提供了一种共价修饰细胞表面的化学方法，即通过高碘酸钠氧化的方法在细胞表面引入活性醛基作为缩合反应位点，利用其与1,2-氨基硫醇发生特异反应生成噻唑烷的反应机理，以噻唑烷基作为连接子(linker)成功将含有此化学官能团(即1,2-氨基硫醇)的不同功能分子连接到细胞表面，从而为赋予细胞新的性质或功能提供了新方法。其中，本发明提供的噻唑烷形成化学介导的细胞表面多功能化修饰的流程示意图如图1所示。

进一步地，所述含有化学官能团的不同功能分子为含有1,2-氨基硫醇结构的多肽、蛋白质或纳米抗体等。含有1,2-氨基硫醇结构的功能分子，也可以是小分子化合物、纳米颗粒或聚合物等。

进一步地，所述多肽为N端含有半胱氨酸的荧光肽、GE11、SpyTag或SnoopTag等，所述蛋白质为融合有SpyCatcher的GFP、mCherry或Arginase等，所述纳米抗体为融合有SpyCatcher的anti-EGFRAffibody。