在生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的最前沿，轉(zhuǎn)染技術(shù)扮演著不可或缺的角色。從深入解析神經(jīng)退行性疾病的復(fù)雜機制，到推動創(chuàng)新的細(xì)胞免疫治療發(fā)展，再到加速下一代基因藥物的研發(fā)進程，轉(zhuǎn)染效率的高低，往往直接決定了科研探索的邊界和臨床轉(zhuǎn)化的可能性。然而，數(shù)十年來，科研人員始終面臨著一個共同的挑戰(zhàn) ——“轉(zhuǎn)染難題”。傳統(tǒng)方法各有局限：脂質(zhì)體遞送穩(wěn)定性不足，病毒載體存在生物安全隱患，電穿孔則常常導(dǎo)致不可接受的細(xì)胞損傷。尤其當(dāng)研究對象是至關(guān)重要的原代免疫細(xì)胞、神經(jīng)元、癌細(xì)胞等珍貴樣本時，高效且溫和的轉(zhuǎn)染技術(shù)更是長期難以企及的目標(biāo)。

為了突破這一關(guān)鍵瓶頸，西湖大學(xué)與西湖凝聚體團隊攜手創(chuàng)新，成功開發(fā)出全球首款基于蛋白凝聚體（coacervate）的轉(zhuǎn)染產(chǎn)品——ProteanFect?。這款產(chǎn)品的設(shè)計靈感源于細(xì)胞內(nèi)天然的相分離現(xiàn)象，它完全擺脫了傳統(tǒng)病毒載體或化學(xué)方法的束縛，首次在多種公認(rèn)的難轉(zhuǎn)染細(xì)胞中實現(xiàn)了高效遞送與極低的細(xì)胞毒性。

ProteanFect? 的出現(xiàn)，不僅僅是一次實驗工具的升級，更代表著科研范式的革新。自推出以來，它憑借扎實的實驗數(shù)據(jù)和卓越的用戶口碑，迅速從備受矚目的“技術(shù)新星”成長為行業(yè)公認(rèn)的“集大成解決方案”。其突破性成果成功入選2024年美國血液學(xué)年會 （ASH）1 和2025年美國基因與細(xì)胞治療學(xué)年會（ASGCT）的口頭報告2，獲得了全球?qū)W界的廣泛關(guān)注與認(rèn)可。更令人信服的是，其優(yōu)異的性能已在全球科研實踐中得到反復(fù)驗證——無論是在極具挑戰(zhàn)性的免疫原代細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、癌癥細(xì)胞中，還是在其他各類難轉(zhuǎn)染細(xì)胞系上，都展現(xiàn)出穩(wěn)定出色的效果。它讓“每次轉(zhuǎn)染都像 HEK293 一樣簡單”不再是遙不可及的愿景，而是真正可以觸及的現(xiàn)實。

源于細(xì)胞，為我所用

在細(xì)胞內(nèi)部，除了人們熟知的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等“有膜細(xì)胞器”之外，還存在著一類更為神奇的“無膜細(xì)胞器”——生物大分子凝聚體（圖1），這些結(jié)構(gòu)并沒有脂質(zhì)膜包裹，而是依靠液-液相分離（Liquid-Liquid Phase Separation，LLPS）自發(fā)形成，像細(xì)胞中一顆顆“液滴”，隨時根據(jù)需要組裝或解體。

這些凝聚體的存在，使得細(xì)胞能夠像搭建“臨時工廠”一樣，快速在局部空間里富集所需的蛋白和核酸，這樣一來，反應(yīng)效率被大大提升，能量消耗被合理調(diào)控，而一些不必要甚至有害的反應(yīng)則被有效抑制。換句話說，凝聚體就像細(xì)胞內(nèi)部的“動態(tài)指揮中心”，在調(diào)控基因表達(dá)、應(yīng)激反應(yīng)、代謝平衡等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

在生命過程中，凝聚體無處不在。比如核仁幫助管理核酸合成，應(yīng)激顆粒在環(huán)境壓力下保護細(xì)胞，P-bodies 則調(diào)控mRNA的穩(wěn)定性。近年來，越來越多的研究表明，凝聚體異常還與神經(jīng)退行性疾病、癌癥等重大疾病密切相關(guān)。這不僅加深了我們對生命運行機制的理解，也為醫(yī)學(xué)與藥物開發(fā)提供了全新的切入點。

圖1. 細(xì)胞生物學(xué)2.0–細(xì)胞內(nèi)廣泛存在凝聚體并發(fā)揮重要作用（引自dewpointx官網(wǎng)）

ProteanFect?正是從這一自然現(xiàn)象中獲得靈感。它利用哺乳動物內(nèi)源蛋白與核酸自組裝形成的凝聚體，模擬細(xì)胞內(nèi)部天然的轉(zhuǎn)運與調(diào)控機制。進入細(xì)胞后，凝聚體能順利被內(nèi)吞、精準(zhǔn)釋放核酸，并最終通過細(xì)胞代謝自然清除載體蛋白。與傳統(tǒng)脂質(zhì)體或病毒載體不同，ProteanFect?并不“強行闖入”，而是借助細(xì)胞“熟悉”的方式完成轉(zhuǎn)染，從而在高效率與低毒性之間實現(xiàn)了難得的平衡。

ProteanFect 以哺乳動物的內(nèi)源蛋白為核心，以其特殊的序列結(jié)構(gòu)，能夠在體外與核酸自組裝成凝聚體，該凝聚體液滴中只包含蛋白和核酸兩種物質(zhì)（圖2）。

圖2. ProteanFect蛋白與核酸體外自組裝成凝聚體

ProteanFect 凝聚體顆粒借助細(xì)胞固有的主動內(nèi)噬途徑實現(xiàn)高效內(nèi)化，并在細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中迅速解體，釋放出的核酸等生物大分子隨即在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮其生物學(xué)功能，而載體蛋白則通過天然降解途徑被清除（圖3）。

圖3. ProteanFect核酸遞送原理示意圖

廣譜細(xì)胞適配，尤其擅長原代細(xì)胞轉(zhuǎn)染

ProteanFect 可高效轉(zhuǎn)染多種細(xì)胞系及傳統(tǒng)難轉(zhuǎn)染原代細(xì)胞：

• 腫瘤細(xì)胞系——Jurkat、THP-1、Raji 等（更多細(xì)胞系詳見西湖凝聚體官方微信公眾號）；

• 原代細(xì)胞——無需病毒包裝、無需電轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)原代 T 細(xì)胞、NK 細(xì)胞、造血干細(xì)胞的高效工程化改造（圖4）；

• 跨物種應(yīng)用——除人、小鼠之外，大黃魚原代間充質(zhì)干細(xì)胞、蝦血細(xì)胞、雞原始生殖細(xì)胞、豬原代巨噬細(xì)胞、牛原代成纖維細(xì)胞等均已實現(xiàn)高效基因表達(dá)。

圖4. ProteanFect在原代T細(xì)胞、NK細(xì)胞中實現(xiàn)高效的過表達(dá)和基因敲除

組分極簡，一管多能

• 組分極簡：ProteanFect? 僅依賴一種內(nèi)源蛋白即可兼容 mRNA、DNA、siRNA、protein、RNP 等主流載荷。

• 功能覆蓋：可適配過表達(dá)、敲低、敲除、敲入、多重共轉(zhuǎn)染等多實驗場景。

圖5. ProteanFect? (PT02) 在Jurkat細(xì)胞中轉(zhuǎn)染mRNA、質(zhì)粒DNA或siRNA

圖 5 展示了 ProteanFect? (PT02) 試劑盒可在 Jurkat 細(xì)胞中轉(zhuǎn)染 mRNA、質(zhì)粒 DNA 或 siRNA，實現(xiàn)高效過表達(dá)或基因敲低。

圖6.ProteanFect? (PT08) 轉(zhuǎn)染人原代T細(xì)胞實現(xiàn)同時高效基因編輯和過表達(dá)

圖 6 展示向原代 T 細(xì)胞中同時遞送 RNP 與 mRNA，發(fā)現(xiàn)基因編輯與過表達(dá)互不干擾，效率均維持高位，為復(fù)雜基因調(diào)控提供了多維度研究思路。

高荷載，高表達(dá)

ProteanFect 的凝聚體顆粒內(nèi)部僅含有蛋白和所加載的生物大分子貨物，相互交纏相分離成高密度的致密相。

• 高荷載：ProteanFect 可容納更多核酸拷貝。如圖 7 所示，納米流式顯示同等粒徑下 ProteanFect 中的核酸信號強度（Cy5標(biāo)記）顯著高于脂質(zhì)納米顆粒（LNP）。

• 高表達(dá)：ProteanFect 能遞送更高拷貝數(shù)的載荷，也意味著對大片段（圖8）以及多種生物大分子共轉(zhuǎn)的包容性更高（圖6），從而為基因治療和復(fù)雜基因調(diào)控研究提供了更廣闊的操作空間。

圖7. 納米流式檢測LNP和ProteanFect顆粒中Cy5-mRNA的信號

圖8. ProteanFect在Jurkat細(xì)胞中實現(xiàn)了15.7kb大片段質(zhì)粒的高效轉(zhuǎn)染

制備便捷，無需專用設(shè)備

ProteanFect 反應(yīng)體系的制備過程極為簡便，只需將蛋白和核酸/RNP 混合一分鐘后即可直接用于細(xì)胞孵育（圖9），無需等待，也無需復(fù)雜的純化步驟，更不需要特殊的儀器設(shè)備，其便捷性大大節(jié)省了實驗時間和成本，提高了實驗效率。

Step 1：蛋白和待轉(zhuǎn)核酸混合；

Step 2：加入細(xì)胞；

Step 3：常規(guī)孵育、檢測。

圖9. ProteanFect轉(zhuǎn)染流程圖

服務(wù)優(yōu)質(zhì)，科研價值為先

西湖凝聚體團隊交付的不只是優(yōu)質(zhì)的科研產(chǎn)品，而是一整套解決方案：從售前方案定制到售后技術(shù)護航，全流程陪伴。ProteanFect 的核心價值不僅是細(xì)胞轉(zhuǎn)染，而是助力科學(xué)工作者，為科研工作者掃清技術(shù)障礙，解決科研問題。

參考文獻：

Peipei Zhu, Xiaofei Gao, Yang Yuan, Manman Lu, Qing Zhang, Menghao Ding, Lihong Jiang, Yaohuang Huang, Hsiang-Ying Lee; Efficient Generation of CAR-T By the First Coacervate-Based Gene Delivery System. Blood 2024; 144 (Supplement 1): 150.

Xiaofei Gao1*, Renxia Zhang2, Peipei Zhu1, Qing Zhang2, Xiaoqian Nie1; 1Westlake University, Hangzhou, Zhejiang, China, 2Nanoportal Biotech, Hangzhou, China *Corresponding Author. The First Coacervate-based Delivery System for Advanced Gene Therapy.

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