西湖大学开发从天然相分离机制到全能细胞工程化的新工具

在生命科学和医学研究的最前沿，转染技术扮演着不可或缺的角色。从深入解析神经退行性疾病的复杂机制，到推动创新的细胞免疫治疗发展，再到加速下一代基因药物的研发进程，转染效率的高低，往往直接决定了科研探索的边界和临床转化的可能性。然而，数十年来，科研人员始终面临着一个共同的挑战 ——“转染难题”。传统方法各有局限：脂质体递送稳定性不足，病毒载体存在生物安全隐患，电穿孔则常常导致不可接受的细胞损伤。尤其当研究对象是至关重要的原代免疫细胞、神经元、癌细胞等珍贵样本时，高效且温和的转染技术更是长期难以企及的目标。

为了突破这一关键瓶颈，西湖大学与西湖凝聚体团队携手创新，成功开发出全球首款基于蛋白凝聚体（coacervate）的转染产品——ProteanFect®。这款产品的设计灵感源于细胞内天然的相分离现象，它完全摆脱了传统病毒载体或化学方法的束缚，首次在多种公认的难转染细胞中实现了高效递送与极低的细胞毒性。

ProteanFect® 的出现，不仅仅是一次实验工具的升级，更代表着科研范式的革新。自推出以来，它凭借扎实的实验数据和卓越的用户口碑，迅速从备受瞩目的“技术新星”成长为行业公认的“集大成解决方案”。其突破性成果成功入选2024年美国血液学年会 （ASH）1 和2025年美国基因与细胞治疗学年会（ASGCT）的口头报告2，获得了全球学界的广泛关注与认可。更令人信服的是，其优异的性能已在全球科研实践中得到反复验证——无论是在极具挑战性的免疫原代细胞、神经细胞、癌症细胞中，还是在其他各类难转染细胞系上，都展现出稳定出色的效果。它让“每次转染都像 HEK293 一样简单”不再是遥不可及的愿景，而是真正可以触及的现实。

源于细胞，为我所用

在细胞内部，除了人们熟知的线粒体、内质网等“有膜细胞器”之外，还存在着一类更为神奇的“无膜细胞器”——生物大分子凝聚体（图1），这些结构并没有脂质膜包裹，而是依靠液-液相分离（Liquid-Liquid Phase Separation，LLPS）自发形成，像细胞中一颗颗“液滴”，随时根据需要组装或解体。

这些凝聚体的存在，使得细胞能够像搭建“临时工厂”一样，快速在局部空间里富集所需的蛋白和核酸，这样一来，反应效率被大大提升，能量消耗被合理调控，而一些不必要甚至有害的反应则被有效抑制。换句话说，凝聚体就像细胞内部的“动态指挥中心”，在调控基因表达、应激反应、代谢平衡等方面发挥着关键作用。

在生命过程中，凝聚体无处不在。比如核仁帮助管理核酸合成，应激颗粒在环境压力下保护细胞，P-bodies 则调控mRNA的稳定性。近年来，越来越多的研究表明，凝聚体异常还与神经退行性疾病、癌症等重大疾病密切相关。这不仅加深了我们对生命运行机制的理解，也为医学与药物开发提供了全新的切入点。

图1. 细胞生物学2.0–细胞内广泛存在凝聚体并发挥重要作用（引自dewpointx官网）

ProteanFect®正是从这一自然现象中获得灵感。它利用哺乳动物内源蛋白与核酸自组装形成的凝聚体，模拟细胞内部天然的转运与调控机制。进入细胞后，凝聚体能顺利被内吞、精准释放核酸，并最终通过细胞代谢自然清除载体蛋白。与传统脂质体或病毒载体不同，ProteanFect®并不“强行闯入”，而是借助细胞“熟悉”的方式完成转染，从而在高效率与低毒性之间实现了难得的平衡。

ProteanFect 以哺乳动物的内源蛋白为核心，以其特殊的序列结构，能够在体外与核酸自组装成凝聚体，该凝聚体液滴中只包含蛋白和核酸两种物质（图2）。

图2. ProteanFect蛋白与核酸体外自组装成凝聚体

ProteanFect 凝聚体颗粒借助细胞固有的主动内噬途径实现高效内化，并在细胞内环境中迅速解体，释放出的核酸等生物大分子随即在细胞内发挥其生物学功能，而载体蛋白则通过天然降解途径被清除（图3）。

图3. ProteanFect核酸递送原理示意图

广谱细胞适配，尤其擅长原代细胞转染

ProteanFect 可高效转染多种细胞系及传统难转染原代细胞：

• 肿瘤细胞系——Jurkat、THP-1、Raji 等（更多细胞系详见西湖凝聚体官方微信公众号）；

• 原代细胞——无需病毒包装、无需电转，即可实现原代 T 细胞、NK 细胞、造血干细胞的高效工程化改造（图4）；

• 跨物种应用——除人、小鼠之外，大黄鱼原代间充质干细胞、虾血细胞、鸡原始生殖细胞、猪原代巨噬细胞、牛原代成纤维细胞等均已实现高效基因表达。

图4. ProteanFect在原代T细胞、NK细胞中实现高效的过表达和基因敲除

组分极简，一管多能

• 组分极简：ProteanFect® 仅依赖一种内源蛋白即可兼容 mRNA、DNA、siRNA、protein、RNP 等主流载荷。

• 功能覆盖：可适配过表达、敲低、敲除、敲入、多重共转染等多实验场景。

图5. ProteanFect® (PT02) 在Jurkat细胞中转染mRNA、质粒DNA或siRNA

图 5 展示了 ProteanFect® (PT02) 试剂盒可在 Jurkat 细胞中转染 mRNA、质粒 DNA 或 siRNA，实现高效过表达或基因敲低。

图6.ProteanFect® (PT08) 转染人原代T细胞实现同时高效基因编辑和过表达

图 6 展示向原代 T 细胞中同时递送 RNP 与 mRNA，发现基因编辑与过表达互不干扰，效率均维持高位，为复杂基因调控提供了多维度研究思路。

高荷载，高表达

ProteanFect 的凝聚体颗粒内部仅含有蛋白和所加载的生物大分子货物，相互交缠相分离成高密度的致密相。

• 高荷载：ProteanFect 可容纳更多核酸拷贝。如图 7 所示，纳米流式显示同等粒径下 ProteanFect 中的核酸信号强度（Cy5标记）显著高于脂质纳米颗粒（LNP）。

• 高表达：ProteanFect 能递送更高拷贝数的载荷，也意味着对大片段（图8）以及多种生物大分子共转的包容性更高（图6），从而为基因治疗和复杂基因调控研究提供了更广阔的操作空间。

图7. 纳米流式检测LNP和ProteanFect颗粒中Cy5-mRNA的信号

图8. ProteanFect在Jurkat细胞中实现了15.7kb大片段质粒的高效转染

制备便捷，无需专用设备

ProteanFect 反应体系的制备过程极为简便，只需将蛋白和核酸/RNP 混合一分钟后即可直接用于细胞孵育（图9），无需等待，也无需复杂的纯化步骤，更不需要特殊的仪器设备，其便捷性大大节省了实验时间和成本，提高了实验效率。

Step 1：蛋白和待转核酸混合；

Step 2：加入细胞；

Step 3：常规孵育、检测。

图9. ProteanFect转染流程图

服务优质，科研价值为先

西湖凝聚体团队交付的不只是优质的科研产品，而是一整套解决方案：从售前方案定制到售后技术护航，全流程陪伴。ProteanFect 的核心价值不仅是细胞转染，而是助力科学工作者，为科研工作者扫清技术障碍，解决科研问题。

参考文献：

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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