文献解读 | 全新细胞工具诞生，可修饰膜内外DNA

细胞质膜上表达的脂质、聚糖和蛋白质等生物分子，对细胞行为和通讯起着至关重要的作用，它们在局部微环境中相互作用，调控信号转导、代谢过程、肿瘤转移和自身免疫反应等关键生物学功能。

在细胞质膜上锚定DNA，通过DNA序列特异性改变细胞与微环境的相互作用，是研究和控制细胞行为的重要方法。然而，目前的研究大多局限于细胞膜外，膜内的DNA相互作用仍缺乏合适的合成工具来设计。如果能将功能DNA整合到细胞膜内表面，就有可能实现细胞内的各种功能的检测与调节。

近日，湖南大学化学化工学院邢航教授课题组，开发了一种基于脂质体融合的运输（liposome fusion-based transport LiFT）的细胞工具，可高效地将DNA链修饰到细胞膜的内外两侧，并实现对膜内外修饰DNA精确的方向控制。这种装载着DNA的脂质体囊泡被命名为fuso-SNA。

图1. LiFT高效地将DNA链修饰到细胞膜的内外层，并实现对DNA方向精确控制

该研究于2021年10月12日发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition（IF=15.336），题为Biomimetic Approach for Spatially-Controlled Cell Membrane Engineering Using Fusogenic Spherical Nucleic Acid。

图2. 该研究发表于国际期刊

Angewandte Chemie International Edition

由于LiFT工具能够精准修饰细胞质膜内外两侧，极大地扩展了对质膜，特别是质膜内表面生化功能研究、模拟和操纵的能力。作者成功地对HUVECs细胞和CCRF-CEM细胞进行互补DNA修饰并实现了HUVECs细胞和CCRF-CEM细胞的异型细胞组装，验证了LiFT细胞工具在多种细胞上的通用性。

在该项研究中，Elabscience®自主研发的Human MMP-2(Matrix Metalloproteinase 2) ELISA Kit（E-EL-H1445c）应用于定量检测细胞分泌MMP-2的浓度。肿瘤细胞产生血管内皮生长因子(VEGF)，可诱导内皮细胞活化释放特异性基质金属蛋白酶(MMP) 。相较于对照组，HUVEC- CEM组装的MMP-2水平显著升高，这暗示LiFT法有着应用于构建多细胞环路，响应信号通路的潜力。

图3. 通过DNA杂交形成HUVCE-CEM组装，CEM细胞产生的VEGF激活附着的HUVEC细胞，增强MMP-2的分泌。

该项研究，首次报道了一种可在细胞膜内表面精准修饰DNA序列的修饰操作，并实现了内膜生物信号的检测，在细胞表面呈现具有方向控制的功能化修饰将为代谢物传感、跨膜传递和细胞内催化等应用提供广阔的应用前景。