近日，中國科學院武漢病毒研究所-生物物理研究所聯合團隊在病毒納米生物學研究中取得新進展。該團隊在國際上首次提出了借助蛋白質的表觀臨界組裝濃度控制病毒納米顆粒（virus-based nanoparticles，VNP）組裝，從而在其內部相容性包裝外源物質的策略。相關工作3月21日在線發表于國際期刊Nano Letters（《納米快報》）。
在自組裝蛋白納米籠（如VNP、鐵蛋白、細菌微區等）內包裝分子載荷是生物體中的常見現象。例如，病毒利用衣殼包裝核酸，使其免受降解和實現遞送；藍藻羧酶體包裝酶和底物進行二氧化碳的固定，羧酶體外殼能隔絕氧氣，顯著提高固碳效率。受此類現象啟發，通過體外分子自組裝，在以VNP為主要代表的蛋白納米籠內包裝外源載荷（如納米顆粒、酶等），成為一種構建功能納米結構和材料的重要途徑，已用于催化、傳感、成像、藥物遞送、疾病診療等領域。然而，在包裝外源載荷的過程中，關于蛋白納米籠的穩定性存在一個悖論：籠形結構越穩定，所衍生的功能結構越可靠；另一方面，籠形結構越穩定，其解聚條件越苛刻，則又容易破壞外源載荷的穩定性和活性，從而導致外源物質包裝失敗或包裝后喪失功能。針對這一矛盾，根據VNP自組裝過程的特點，研究團隊提出了基于表觀臨界組裝濃度的包裝思路。
該團隊以噬菌體MS2衣殼蛋白形成的VNP為主要模型，首先建立了超濾法測定VNP表觀臨界組裝濃度的方法；其次，證明了基于表觀臨界組裝濃度的包裝方法包裝外源物質的可行性和通用性，并進一步證實此方法能最大限度地保持外源載荷的穩定性及活性，實現外源載荷的無損包裝。該方法采用了不同于傳統溶液交換的全新組裝控制原理，且簡單易行，大大擴展了蛋白納米籠載荷的適用范圍，將有力促進蛋白納米籠在納米技術各相關領域中的應用。