近日,恰逢美国化学会(ACS)《Biochemistry》期刊创刊 65 周年之际,清华大学&亿航生物创始科学家尹航教授及其团队的综述文章荣登该刊封面。文章系统阐述了一种创新方法——利用膜曲率感应肽探针,精准捕获EV,为液体活检与靶向治疗开辟了新路径。

在细胞通讯的微观世界里,细胞外囊泡(Extracellular vesicle, EV)承载着核酸、蛋白质和代谢物等重要生物信息,在细胞间通讯、疾病诊断(作为液体活检生物标志物)和药物递送中具有巨大潜力。然而,EV的高度异质性,使得高效、精准地分离特定亚群成为技术难题。
目前常用的EV分离方法各有利弊。超速离心虽应用广泛,但是却容易损伤囊泡的完整性;免疫亲和捕获特异性高,但成本昂贵,且会遗漏低抗原表达亚群;聚合物沉淀快速简便但纯度极低。

更重要的是,EV表面蛋白标记物存在显著异质性,不同类型可能携带不同组合的表面蛋白,使用单一标志物(如CD63、CD9或CD81)进行免疫捕获,都会遗漏部分亚群,导致信息不完整。
尹航团队在综述中提出了一种创新思路——转向靶向EV膜本身固有的膜曲率和特征脂质。尤其对于外泌体等小尺寸EVs(30-150 nm),其膜的高曲率是一个稳定且普适的特征。
研究团队从天然膜曲率感应蛋白MARCKS的效应结构域中,提取出一段25个氨基酸的肽——MARCKS-ED[3]。

该肽含有丰富的赖氨酸和苯丙氨酸,通过静电作用与疏水插入协同实现与高曲率、富含磷脂酰丝氨酸(PS)的EV膜的结合。相较于抗体、适体等传统探针,多肽膜曲率探针在成本、改造方式和稳定性等多方面展现出多种优势。

这项研究标志着EV分离策略的重要转折——从依赖易变的表面蛋白,转向靶向其固有的膜物理特性,为EV研究提供了一种更稳定、更普适的全新工具。
天然肽在生物环境中易降解,所以团队通过以下策略进行优化:
D-氨基酸替换:合成全D型MARCKS-ED,抗降解能力显著增强,血浆半衰期延长6倍。
环化结构:通过点击化学将线性肽环化,模拟天然蛋白折叠构象,提升结合力与选择性。
多价组装:将三个缓激肽衍生肽连接成三聚体,亲和力提升超过5倍:

综述结合当下技术热点,对多肽探针的转化与应用前景进行了展望:
高效捕获平台:将肽探针固定于微阵列或微流控芯片,可实现高通量、自动化的EV分离,适用于血液、尿液等临床样本。
抗凝血治疗:MARCKS-ED可竞争性结合PS,抑制凝血复合物形成,展现出抗凝血潜力。
靶向药物递送:将光敏药物通过连接臂与肽偶联,利用肽的EV靶向能力,实现肿瘤微环境中的精准光控释药,显著抑制肿瘤生长。
这篇综述是尹航团队针对其设计的一系列多肽EV探针工作所做的系统总结。针对生物物理的基本特性——膜的曲率,借助化学多肽工具对其展开解读与干预,有望催生突破性的生物医学技术。
从感知物理特性入手,到实现精准生物识别与调控,这些工程化肽探针正为连接基础膜生物物理与临床转化医学架起一座坚实桥梁,为未来生命科学研究与疾病诊疗领域带来了无限想象空间。
尹航教授是清华大学校学术委员会委员、校科技伦理委员会委员,药学院原副院长,兼任Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters (Elsevier)主编、Journal of Extracellular Vesicle (Wiley)全球主编、Cell Chemical Biology (Cell Press)编委、中国细胞外囊泡研究与应用学会顾问、中国生物医药产业链创新与转化联盟常务理事及重大需求专委会主任委员、全国中药标准化技术委员会委员等。
尹航教授团队在本领域一流期刊发表研究论文近200篇(H-Index=61,总引用超2万次);科研成果已申请专利20+项,并有多项成果转化。尹航教授先后入选国家和中国科协海智计划特聘专家、获得国家自然基金委杰出青年科学基金、北京市卓越青年科学家奖、吴阶平-保罗·杨森医学药学奖、中国药学会科学技术一等奖、教育部自然科学二等奖、美国化学学会大卫·罗伯特森杰出药物化学家奖、美国国家科学基金会杰出青年教授奖、美国癌症研究学会格特魯德·B·埃利恩奖、中美化学及化学生物学教授联合会OKeanos-CAPA资深科学家奖、悉德尼·金梅尔学者奖等奖项。

尹航课题组研究成果呈井喷态势,仅26年开年就已发表近10篇高质量文章,涵盖Nature等顶级期刊,为外泌体生物医药领域注入强劲动能。
亿航生物始终专注于外泌体技术,致力于通过再生医学与抗衰解决方案推动医疗健康创新,核心业务覆盖疾病诊断、健康干预及临床治疗。亿航生物的创始科学家尹航教授的前沿研究为产品开发提供了核心技术支持,实现了从膜生物理论到临床可用工具的快速转化。

目前,基于MARCKS-ED膜曲率感应肽探针技术,亿航生物已布局覆盖EV分离、检测与治疗应用的全链条产品线:
产品一:外泌体提取试剂盒

技术核心:将肽探针共价修饰于磁性微球表面,可高效、无损地从血清、尿液、细胞培养上清中捕获EVs。
产品二:自动化外泌体提取仪

技术核心:集成肽探针捕获技术,实现从“样本进”到“EV出”的全自动、标准化操作,提升实验通量与重复性,面向临床检测与大样本筛查场景。
产品三:MARCKS-ED层析柱

技术核心:基于膜曲率感应肽对细胞外囊泡(EV)磷脂双分子层膜的亲和原理,专为细胞培养上清液快速纯化EV而设计的即用型预装柱。填料为均一粒径 90 μm 的高度交联琼脂糖微球,可在 30 min 内将sEV(30–150 nm)与大分子蛋白、脂滴、细胞碎片等杂质分离,纯度(颗粒/蛋白比)提升 8–50 倍。
以上三款产品,解决了传统方法成本高、操作繁、捕获不全的痛点,为肿瘤早筛、神经疾病监测、感染诊断等液体活检应用提供了新方案。
总之,尹航团队的这篇综述,系统展示了如何从生物物理的基本特性——“膜曲率”出发,运用化学生物学工具进行解读与干预,进而催生突破性的生物医学技术。从基础感知到工程改造,再到产业转化,这些肽探针不仅在学术上架起了连接膜生物物理与转化医学的桥梁,更通过亿航生物等平台,实实在在推动着液体活检与靶向治疗的进步。
未来,随着AI设计、多模态整合与临床转化的深入推进,源自中国科学家原创思维的膜曲率感应肽探针,有望在全球生命健康领域发挥更大影响力,真正实现“从科学到健康”的使命。
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