纳米颗粒进入生物环境后，表面会迅速吸附蛋白质，形成“蛋白冠”（protein corona，PC）。这层蛋白冠参与塑造纳米颗粒的“生物身份”，影响其被细胞识别、摄取及引发免疫响应的方式，也为捕获体液中低丰度疾病标志物提供了重要界面。
2026年10月29日，中国科学院杭州医学研究所刘远研究员团队的最新研究成果在线发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。团队通过整合大规模文献挖掘与标准化深度蛋白质组学，系统揭示了纳米颗粒理化性质调控蛋白冠组成及其生物学效应的分子规律，为纳米药物的理性设计提供了依据。 相关成果以“Elucidating molecular regulatory rules of nanoparticle biological identity via standardized deep proteomics”为题发表。
蛋白冠组成与生物学效应
蛋白冠被认为是影响纳米颗粒体内命运的关键因素，但已有研究中的经验性观察，仍难整合为可推广的规律。团队首先分析了2400余篇文献，建立文献挖掘纳米颗粒蛋白冠数据库（LM-NPC-DB），发现不同研究间的数据存在碎片化、检测深度不一和可比性不足等问题。
为此，团队进一步构建标准化实验数据库（IH-NPC-DB），纳入42种不同纳米材料，覆盖表面电荷、聚乙二醇（PEG）修饰、形貌和材料组成等关键理化性质。在统一的小鼠血清实验体系及分析流程下，研究累计鉴定出4465种蛋白质，为系统比较不同材料的蛋白冠组成提供了基础。
图1 纳米颗粒蛋白冠数据库及研究流程
依托这一数据库，团队揭示了三方面规律：
表面电荷
带负电荷的纳米颗粒能够富集黏附相关蛋白，促进整合素αv（Itgav）介导的内吞。受体敲除等实验进一步验证了“表面电荷—蛋白冠组成—受体识别—细胞摄取”的机制联系。
图2 表面电荷、蛋白冠组成与细胞摄取
PEG修饰
PEG修饰的作用不仅是减少蛋白吸附，还包括选择性降低蛋白冠中特定补体和凝血因子的丰度，从而减弱纳米颗粒诱导的免疫激活。
图3 PEG修饰对蛋白冠组成及免疫响应的影响
颗粒形貌
不同形貌的纳米颗粒具有不同的结构约束，对赖氨酸含量、带正电残基比例及β折叠倾向等特征不同的蛋白质表现出吸附偏好，进而形成具有不同功能特征的蛋白冠。
此外，研究发现，材料特异性蛋白冠能够富集低丰度蛋白、改善血清蛋白质组的检测覆盖，为疾病标志物的发现与检测提供支持。
蛋白冠相关系列研究
此次研究是团队长期开展纳米—生物界面研究的一项新进展。围绕蛋白冠如何形成、如何参与细胞内过程，以及如何用于疾病检测，团队已开展了一系列相互关联的研究。
活细胞原位分析
在另一项发表于PNAS的研究中，团队开发了无需基因工程化的纳米酶邻近标记技术（NPL），在活细胞内原位解析纳米颗粒相关蛋白相互作用及转运路径，揭示其从细胞膜吸附、内体成熟到溶酶体或线粒体归宿的过程。
低丰度蛋白富集
在疾病检测方面，团队开发了ProteoFish技术，利用纳米颗粒形成蛋白冠时的富集作用，从复杂血清中“钓出”低丰度肿瘤标志蛋白。随后，团队通过蛋白混合体系研究，揭示了纳米蛋白冠对超高丰度蛋白的耐受性，进一步阐明ProteoFish提高血液蛋白质组检测深度的机制，并将相关技术拓展至组织微环境蛋白质组学及尿液等样本研究。
核酸适体筛选
在此基础上，团队将核酸适体筛选与蛋白冠动态演化相结合，开发ProteoFish-SELEX技术，在复杂血清来源的蛋白冠中开展靶标识别与适体筛选，获得12条高亲和力核酸适体，为不同癌种相关蛋白标志物的检测提供了新的识别工具。
这些适体资源也为团队此前基于个性化蛋白—适体冠开发的COMPASS和PAC-OMEC等检测技术提供了支持，进一步拓展多标志物联合检测的可能性。其中，COMPASS将蛋白冠富集、核酸适体识别与CRISPR/Cas12a检测相结合，为血清蛋白标志物的多重检测提供了技术路径。
从蛋白冠分子规律的解析，到细胞内相互作用的追踪，再到疾病标志物富集与检测，团队围绕同一纳米生物界面持续推进基础研究与技术开发，为纳米药物设计及疾病检测提供新的机制依据和技术工具。
原文链接
https://doi.org/10.1073/pnas.2618716123
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