荷兰格罗宁根大学的科学家们已经确定了在细胞内部纳米颗粒堆积中发挥作用的受体和蛋白质。许多这些受体和蛋白质以前并不与细胞摄取和细胞内加工相关，或者是非典型途径的一部分。这些发现对基于纳米颗粒递送疗法的纳米药物的开发产生了重大影响。

纳米颗粒摄取筛选为纳米医学设计提供信息

同行评审的文章“通过全基因组正向遗传筛选来识别介导纳米粒子摄取和细胞内加工的受体和蛋白质”发表在《自然纳米技术》上。

纳米药物输送的优化

纳米技术在医学中的应用催生了纳米药物，这对疾病治疗产生了重大影响。这种现象在利用脂质纳米颗粒(LNP)药物输送系统的纳米药物中尤其重要。FDA已批准了数十种使用LNP将药物输送到特定疾病部位的药物，并且数百种药物目前正在进行临床试验。

由于未改变的基于核酸的药物在递送方面遇到了特定的挑战——易在生物体液中降解、在靶组织中缺乏积累以及即使到达预期组织也无法穿透靶细胞——因此人们对扩大LNP感兴趣。技术涵盖基于核酸的药物的运输，包括短干扰RNA(siRNA)、信使RNA(mRNA)和基因编辑构建体。

然而，许多用于制备小分子LNP制剂的方法不适用于核酸聚合物，因为它们太大并且带有负电荷。此外，小分子药物的LNP制剂只需在到达靶组织后就释放药物。相比之下，基于核酸的药物的LNP制剂还必须有效地将这些大分子转运到细胞内的靶细胞器中。

主要作者DaphneMontizaan及其同事在本文中使用全基因组正向遗传筛选和插入突变来寻找有助于二氧化硅纳米颗粒进入细胞、停留在那里并被加工的蛋白质和受体。将约1亿个随机变化的人类单倍体HAP1细胞(一种使用CRISPR-Cas9编辑基因的相当新的细胞模型)与荧光标记的50nm二氧化硅纳米颗粒和人血清电晕在无血清的培养基中孵育过夜。当暴露于高血清浓度时，已观察到二氧化硅纳米粒子通过与其冠中的特定载脂蛋白相互作用而选择性地结合低密度脂蛋白受体(LDLR)。这种行为与之前关于Onpattro等脂质纳米颗粒的发现一致。

对纳米颗粒积累减少的细胞进行分选，并在每次分选后成功识别出大量富集靶标后进行深度测序(80)。此外，屏幕显示电晕涂层纳米粒子通过各种受体被吸收。

其中有一些基因尚未与摄取和细胞内运输过程联系起来。这项研究的结果表明，非典型途径可能参与纳米颗粒的细胞内积累。许多已鉴定的蛋白质因其参与吸收来自癌症的病毒和外泌体而被认可。

例如，B型清道夫受体1型(SCARB1)——一种丙型肝炎病毒(HCV)进入肝细胞所必需的高密度脂蛋白(HDL)受体——促进纳米颗粒的积累。此外，硫酸乙酰肝素被发现可充当特定的纳米颗粒受体，其作用因细胞和纳米颗粒类型而异。

结果还证实了脂蛋白受体在不同类型纳米颗粒积累中的主导作用，这可能是由于其冠中几种载脂蛋白的富集，对于本文中使用的所有纳米颗粒而言。尽管与LDLR相互作用，但纳米颗粒的摄取不包括经典的内吞靶标，例如网格蛋白或动力蛋白(内源LDLR配体的典型特征)。

这项研究的结果对于使用纳米粒子电晕开发内源性靶向策略具有重要意义。不同的受体可能通过不同的机制促进摄取，从而导致不同的效率和细胞内结果。最后，这些因素可以帮助创造只与某些类型的细胞相互作用的纳米药物，并可能导致自然靶向细胞的新方法。