包括封装在其中的客体货物的人工蛋白笼制造技术

本发明专利技术提供了一种人工

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括封装在其中的客体货物的人工蛋白笼


[0001]本专利技术属于生物化学领域
。
其涉及被称为“TRAP
笼”的人工蛋白笼，包括选定数量的
TRAP
环和封装在其中的客体货物
。

技术介绍

[0002]组装成单分散笼状结构的蛋白质是用于生物技术和医学的多样化应用的有用的分子容器
。
这种蛋白质笼存在于自然界中，例如病毒衣壳，但也可以在实验室中设计并构建
。
[0003]因此，本专利技术人先前描述的来自嗜热脂肪土芽胞杆菌
(Geobacillus stearothermophilus)
的色氨酸
RNA
结合减毒蛋白的单一半胱氨酸突变体，
TRAP
–
K35C
，可以通过与金纳米颗粒反应组装成由多个环状十一聚体亚基组成的中空球形结构1。
所得到的蛋白笼在许多苛刻条件下表现出极高的稳定性，但通过添加还原剂容易地被拆卸为壳粒单元
。
[0004]尽管
TRAP
笼的这些吸引人的特性对于开发细胞内递送载体是理想的，但关键的挑战仍然是客体包装
。
[0005]本专利技术的目的是提供一种容易且稳健的方法用于以化学计量可控的方式将感兴趣的蛋白质或治疗剂内部装载到
TRAP
笼
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的专项是一种人工
TRAP
笼，其包括选定数量的
TRAP
环和封装在其中的至少一个客体货物
。
优选地，所述人工
TRAP
笼包括选定数量的
TRAP
环，这些
TRAP
环通过交联剂保持就位
。
优选地，所述交联剂是分子交联剂或原子金属交联剂
。
优选地，所述
TRAP
环通过金或
DTME
连接
。
[0007]优选地，所述客体货物不大于
TRAP
笼腔的直径
。
优选地，所述客体货物的直径小于
16nm。
优选地，所述客体货物的直径在
4nm
和
16nm
之间
。
大于
4nm
的客体货物将不能扩散到
TRAP
笼中或从
TRAP
笼中扩散出来
。
[0008]优选地，所述货物是蛋白质，优选地选自包括以下的组：酶
(
例如蛋白酶
、
核酸酶
、
氢化酶
、
脱氢酶
、
脂肪酶
、
裂合酶
、
连接酶
、
转移酶
、
还原酶
、
重组酶
、
核酸酶酸修饰酶或其他类型的酶
)
抗原
、
抗体
。
或者，所述货物是其他类型的蛋白质生物大分子
(
例如固醇
、
类固醇或脂肪酸
)。
或者，所述货物是脂质
、
肽
(
例如肽激素
、
细胞膜破坏肽
、T
细胞刺激肽或其他类型的肽
)、
核酸
(
例如
DNA、
经设计的
DNA
纳米结构
(
包括使用
DNA
折纸术设计的那些
)、DNAzymes、RNA、mRNA、miRNA、siRNA、tRNA
单链
RNA、
双链
RNA、RNAzymes)、
小分子货物
(
诸如药物
)、
肽核酸
(PNA)、
碳基结构
(
例如富勒烯或巴克敏斯特富勒烯
、
单壁碳纳米管或多壁碳纳米管
)、
金属
(
例如铁
、
锌
、
铂
、
铜
、
钠
、
镉
、
镧系元素
、
钆
、
锝
、
钙
、
钾
、
铬
、
镁
、
钼及其盐或络合物
)、
毒素
(
例如配体靶向的毒素
、
蛋白酶激活的毒素
、
蜂毒溶血肽和基于毒素的自杀基因治疗剂
)
或纳米颗粒
(
例如金属纳米颗粒，诸如金
、
铁
、
银
、
硒化钴镉
、
氧化钛
)
或核
‑
壳金属纳米
颗粒
(
诸如
CDs/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CDs
和
InAs/CdSe
纳米颗粒
)。
[0009]优选地，所述核酸选自包括
DNA、RNA、mRNA、siRNA、tRNA
和微小
RNA
的组
。
[0010]优选地，所述治疗剂是与代谢紊乱或疾病中的过表达或代谢紊乱或疾病中的低表达相关的酶
。
[0011]优选地，所述酶选自包括以下的组：氢化酶
、
脱氢酶
、
脂肪酶
、
裂合酶
、
连接酶
、
蛋白酶
、
转移酶
、
还原酶
、
重组酶和核酸酶酸修饰酶
。
[0012]优选地，所述治疗剂选自包括以下的组：癌症治疗剂
、
抗感染治疗剂
、
血管疾病治疗剂
、
免疫治疗剂
、
抗衰老药物
(senolytic)
和神经治疗剂
。
[0013]优选地，所述金属选自包括以下的组：铁
、
锌
、
铂
、
铜
、
钠
、
镉
、
镧系元素
、
钆
、
锝
、
钙
、
钾
、
铬
、
镁
、
钼及其盐或络合物
。
[0014]优选地，所述毒素选自包括以下的组：配体靶向毒素
、
蛋白酶激活毒素
、
蜂毒溶血肽和基于毒素的自杀基因治疗剂
。
[0015]优选地，所述客体货物是蛋白质
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种人工
TRAP
笼，包括选定数量的
TRAP
环和封装在其中的至少一个客体货物
。2.
根据权利要求1所述的笼，其中，所述客体货物选自包括以下的组：蛋白质
、
酶
、
抗原
、
抗体
、
蛋白质大分子
、
脂质
、
肽
、
核酸
、
小分子货物
、
肽核酸
、
碳基结构
、
金属
、
毒素或纳米颗粒
。3.
根据权利要求2所述的笼，其中，所述核酸选自包括
DNA、RNA、mRNA、siRNA、tRNA
和微小
RNA
的组
。4.
根据权利要求2所述的笼，其中，所述酶是与代谢紊乱或疾病中的过表达或代谢紊乱或疾病中的低表达相关的酶
。5.
根据权利要求4所述的笼，其中，所述酶选自包括以下的组：氢化酶
、
脱氢酶
、
脂肪酶
、
裂合酶
、
连接酶
、
蛋白酶
、
转移酶
、
还原酶
、
重组酶和核酸酶酸修饰酶
。6.
根据权利要求2所述的笼，其中，所述治疗剂选自包括以下的组：癌症治疗剂
、
抗感染治疗剂
、
血管疾病治疗剂
、
免疫治疗剂
、
抗衰老药物和神经治疗剂
。7.
根据权利要求2所述的笼，其中，所述金属选自包括以下的组：铁
、
锌
、
铂
、
铜
、
钠
、
镉
、
镧系元素
、
钆
、
锝
、
钙
、
钾
、
铬
、
镁
、
钼及其盐或络合物
。8.
根据权利要求2所述的笼，其中，所述毒素选自包括以下的组：配体靶向毒素
、
蛋白酶激活毒素
、
蜂毒溶血肽和基于毒素的自杀基因治疗剂
。9.
根据前述权利要求中任一项所述的笼，其中，所述客体货物是蛋白质，并且优选地，所述蛋白质是荧光蛋白
、
白细胞介素
‑
2(IL
‑
2)
或
Neoleukin
‑
2/15(NL
‑
2)。10.
根据前述权利要求中任一项所述的笼，其中，所述笼包括多个客体货物，并且其中所述客体货物彼此相同或不同，并且是来自权利要求2至9的所述货物的任意组合
。11.
根据前述权利要求中任一项所述的笼，还包括至少一种外部装饰物
。12.
根据权利要求
11
所述的笼，其中，所述外部装饰物的至少一种包括细胞穿膜剂以促进包含内部客体货物的所述笼的细胞内递送
。13.
根据权利要求
12
所述的笼，其中，所述细胞穿膜剂是
PTD4。14.
根据前述权利要求中任一项所述的笼，其中，所述
TRAP
笼中的
TRAP
环的数量在6至
60
之间
。15.
根据权利要求
14
所述的笼，其中，所述
TRAP
笼中的
TRAP
环的数量为
12、20
或
24
，优选为
24。16.
根据前述权利要求中任一项所述的笼，其中，所述
TRAP
笼腔的所述内部表面是超电荷的，并且所述
TRAP
笼蛋白包括
E48Q
或
E48K
突变
。17.
根据前述权利要求中任一项所述的笼，其中，所述人工
TRAP
笼蛋白被修饰以包括选自包括以下的组的以下突变中的任意一种或多种：包括
K35C、K35H、R64S、E48Q、E48K、K35C/R64S、K35H/R64S、S33C、S33H、S33C/R64S、S33H/R64S、S33C/K35H、S33H/K35H、S33C/K35C、S33H/K35C、K35C/E48Q、K35C/E48K、K35H/E48Q、K35H/E48K、S33C/E48Q、S33C/E48K、S33C/E48Q
和
S33C/E48K。18.
根据前述权利要求中任一项所述的
TRAP
笼，其中，所述笼的打开是可编程的
。19.
根据权利要求
18
所述的
TRAP
笼，其中，所述笼的可编程的打开取决于将
TRAP
环在
TRAP
笼中固定就位的分子或原子交联剂的选择
。20.
根据权利要求
19
所述的
TRAP
笼，其中，所述交联剂为
(i)
还原响应的
/
敏感的交联
剂，由此所述笼在还原条件下打开；或
(ii)
可光活化交联剂，由此所述笼在暴露于光时打开
。21.
根据前述权利要求中任一项所述的人工
TRAP
笼作为用于其内部客体货物的细胞内递送的递送载体的用途
。22.
根据权利要求1至
20
中任一项所述的人工
TRAP
笼作为疫苗的用途
。23.
根据权利要求1至
20
中任一项所述的人工
TRAP
笼用于治疗选自包括以下的组的疾病或病症的用途：癌症
、
血管疾病
、
心血管疾病
、
糖尿病
、
感染
、
自身免疫病症
、
神经退行性疾病
、
细胞衰老病
、
关节炎和呼吸系统疾病
。24.
一种制备具有封装的客体货物的人工
TRAP
笼的方法，所述方法包括：
(i)
通过在合适的表达系统中表达
TRAP
环单元并纯化来自所述表达系统的所述单元来获得所述
TRAP
环单元；
(ii)
使用交联剂通过至少一个自由巯基键缀合所述
TRAP
环单元；
(iii)
修饰所述
TRAP
环单元以提供用于捕获客体货物的合适的内部表面环境；
(iv)
通过自组装形成所述
TRAP
笼，以提供其中所述客体货物被封装的笼腔；和
(v)
纯化并分离所述封装客体货物的
TRAP
笼
。25.
根据权利要求
24
所述的方法，其中，步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森，
申请(专利权)人：雅盖隆大学，
类型：发明
国别省市：