通过将具有不同功能的肽段（如基因凝聚、细胞穿透、细胞靶向、内溶酶体逃逸和核内进入）融合在一起，很容易构建用于高效基因传递的载体（图1）。这些共轭肽序列能够克服基因传递过程中的生物屏障。除了这些融合肽结构外，还开发了许多基于肽的新型结构用于基因传递。最近，受天然病毒高感染性和其独特结构在基因传递中的优势启发，设计了许多病毒样颗粒（VLPs），以模拟天然病毒的关键特征。通过模仿天然病毒的结构和功能，VLPs的开发不仅能获得病毒促进基因转染效率的优势，还能避免病毒材料带来的问题。通常，VLPs具有可编辑的物理化学性质，有助于其细胞内进入、内溶酶体逃逸和靶向传递。此外，病毒样颗粒（VLPs）易于进行表面修饰，这能够赋予它们更多功能，从而实现高效的基因治疗。

图1.将可穿透细胞的肽（RRRR）、整合素靶向肽（DGR或RGD）以及核定位序列（KRRRR）组合，合成用于基因传递的多功能共轭肽TDNCP。

    近来，由肽与核酸共组装而成的肽基病毒样颗粒（pVLPs）因其生物相容性、设计灵活性和功能多样性而备受研究关注。在设计pVLPs时，主要策略是通过肽的超分子组装来构建人工病毒衣壳，以模仿病毒的结构和功能，包括容易进入细胞、免疫逃逸和靶向货物递送。从头设计的自组装肽为构建肽基人工病毒衣壳提供了灵感。就病毒结构而言，许多球形病毒，如黑麦草花叶病毒、烟草坏死病毒、番茄斑萎病毒等，都具有典型的β-环状基序。受此启发，从番茄斑萎病毒衣壳中衍生出的24聚体β-环状肽（INHVGGTGGAIMAPVAVTRQLVGS）序列被组装成具有空心胶囊结构的人工病毒衣壳。这些基于肽的人工病毒衣壳能够在其空心内部封装不同类型的货物，如DNA、阴离子染料等，从而实现有效的货物递送。

    除了利用构成病毒衣壳的肽的衍生物构建人工病毒衣壳外，研究人员还可以通过模拟病毒载体与基因之间的相互作用机制合理设计肽，从而构建能够有效浓缩和传递基因的病毒样颗粒（VLPs）。对于病毒载体而言，它们通常通过带正电荷的区域与基因结合形成复合物，这些复合物进一步通过疏水区域的非共价相互作用得以稳定。受此启发，研究人员设计了具有类似结构的肽用于基因传递。梁及其同事开发了一种基于肽的基因载体TR4，它由一个富含精氨酸的短细胞穿透肽（CPP）与两个疏水部分（一个亲脂尾和一个四苯乙烯基团）组合而成。富含精氨酸的CPP提供了一个带正电荷的区域，用于基因浓缩和高效细胞摄取，而疏水部分则可以降低基因/载体复合物的细胞毒性并增强其稳定性。TR4能够与质粒DNA组装形成细胞毒性低、稳定性高和转染效率高的pVLPs。近期，我们设计了一系列类似表面活性剂的肽，可用于高效地压缩和传递DNA（图2a）。有趣的是，这些肽通过静电相互作用与DNA结合后，能够形成β-折叠片，作为有序排列DNA的模板。在此，pVLP的形成很好地模拟了天然病毒包装DNA的过程，这能够提高DNA的装载率并保护DNA不受酶降解。此外，受病毒衣壳蛋白的启发，Chau及其同事合成了一个16个氨基酸的肽K3C6SPD，其中包含用于结合DNA和生成β-折叠结构的片段。在压缩质粒DNA后，所获得的pVLP具有类似于天然病毒的稳定纳米囊结构。在这项工作中，双层β-折叠片及其横向关联在稳定肽“衣壳”和组织DNA排列方面发挥了关键作用。在另一项研究中，他们发现增加肽侧链的疏水性或β-折叠片段中的肽长度可以控制由肽和DNA形成的pVLP的最终形态。基于此，pVLPs的稳定性和细胞摄取也会受到调节。

图2.（a）能够形成β-折叠结构以模板有序DNA包装成病毒样纳米结构的表面活性剂样肽。（b）含pH敏感、带正电荷的β-折叠和亲水段的H4K5-HCBzlCBzlH肽，可使DNA凝聚以生成类似病毒衣壳的结构。（c）由多功能肽与DNA共同形成的pVLP，可产生在结构和功能特性上均模仿天然酶的人工病毒，能够实现高效的酶触发基因释放，从而达到高水平的基因转染。（d）病毒肽与Cas9基因共组装成pVLP，能够通过病毒进入途径传递基因。

    尽管在构建基于肽的人工病毒方面投入了大量精力，但大多数仅模仿了天然病毒的结构特性。最近，人们投入大量精力开发不仅模仿病毒的结构功能，还通过在系统中引入刺激响应性来复制其高基因转染功能特性的新型人工病毒。最近，利用含pH敏感段、带正电段和β-折叠段的H4K5-HCBzlCBzlH肽构建了一种人工病毒。该肽可自组装成β-折叠纳米盘，进一步与DNA相互作用形成类似病毒衣壳的结构。这种基于肽的人工病毒表现出刺激响应的顺序解离特性，使其成为DNA转染的有效平台（图2b）。最近，我们设计了一种智能肽，通过整合不同的功能片段，即赖氨酸片段以促进DNA凝聚，疏水片段以增强自组装，几个半胱氨酸以稳定组装的纳米结构，以及酶可裂解片段以引入癌症敏感性（图2c）。正如预期的那样，所获得的pVLPs实现了高效的刺激触发基因组释放，并在肿瘤细胞中实现了高水平的基因转染。模仿人类免疫缺陷病毒和猴病毒40，Qi及其同事设计了两种具有细胞/细胞核靶向能力的肽。这两种肽可以与CRISPR/Cas9系统形成复合物，形成具有出色细胞靶向能力的pVLPs。由于病毒肽的功能，pVLPs可以穿透细胞膜，并通过病毒进入途径将基因传递到细胞核（图2d）。

参考文献：doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02197