エンドサイトーシス、細胞内輸送、細胞浸透ペプチドベースのコンジュゲートとナノ粒子の運命

細胞の内側は、疾患の治療的介入のための標的の宝庫として、または対照剤の堆積物として見ることができます。これらの目的のために細胞の内部に送達する必要がある分子は、ますます高分子であり、膜が不浸透性です。細胞浸透ペプチド（CPP）は、さまざまな高分子貨物を細胞に供給する能力が証明されているため、広範囲の用途の潜在的な送達ベクターとしてプロファイルを上げます。CPPSは最初にエンドサイトーシスを介して細胞に入ることを示唆する証拠があり、サイトゾル送達がエンドリソソーム膜全体で媒介されることを示唆しています。これを行う能力は、直接的な原形質膜転座を超えて、貨物の性質とサイズに依存する可能性があります。細胞はさまざまなエンドサイトーシスルートを使用して、クラスリンによって調節された適切に特徴付けられた経路から、より最近発見された、クラスリン独立メカニズムによって調節されるより少ない特性化された経路に侵入します。これらは、細胞浸透ペプチドに基づくものを含む細胞送達ベクターの細胞内運命を決定する可能性があります。したがって、エンドサイトーシスの取り込みとトラフィックの正確な知識を得ることは、この分野での進歩のための重要な特性評価基準です。このレビューでは、哺乳類細胞で特定されたさまざまなエンドサイトーシス経路と、細胞浸透ペプチドとそれらに関連する貨物の取り込みメカニズムとエンドサイトーシス輸送を研究した特定の報告について説明します。これらの貨物は、短いペプチドから、量子ドット、リポソーム、ポリマーデンドリマーなどのナノ粒子のライブラリーにまで及びます。この研究は、さまざまなエンドサイトーシス経路を使用して、これらのエンティティを多様な細胞タイプに送るための細胞浸透ペプチドの有効性を強調しています。これは、入手可能ないくつかの特定のエンドサイトーシスプローブを使用した顕微鏡ベースの共局在分析と、特異性の欠如に悩まされるエンドサイトーシスの化学阻害剤を使用して示されています。全体として、より具体的なプローブ、阻害剤、および新規技術は、細胞浸透ペプチドコンジュゲートの細胞ダイナミクスの正確な特性評価に必要であるため、治療薬やその他のペイロードのベクターとして最大限に到達できるようになります。

The insides of cells can be viewed as a treasure trove of targets for therapeutic intervention of diseases or as deposits for contrasting agents. Increasingly the molecules that need to be delivered to the inside of cells for these purposes are macromolecular and membrane impermeable. Cell penetrating peptides (CPPs) have proven abilities to deliver a range of macromolecular cargo into cells thus raising their profile as potential delivery vectors for wide-ranging applications. There is evidence to suggest that CPPs first enter cells through endocytosis and that cytosolic delivery is mediated across endolysosomal membranes. Their capacity to do this, over direct plasma membrane translocation, is likely to depend on the nature and size of the cargo. Cells use a range of endocytic routes to facilitate entry from well characterised pathways regulated by clathrin to more recently discovered and less characterised pathways regulated by clathrin independent mechanisms. These are likely to determine the intracellular fate of cell delivery vectors including those based on cell penetrating peptides. Thus gaining accurate knowledge of their endocytic uptake and traffic is an important characterisation criteria for progress in this field. This review describes the different endocytic pathways that have been identified in mammalian cells and specific reports that have studied the uptake mechanisms and endocytic traffic of cell penetrating peptides and their associated cargo. These cargoes range from short peptides to an increasing library of nanoparticles such as quantum dots, liposomes and polymeric dendrimers. The studies highlight the effectiveness of cell penetrating peptides for delivering these entities into a diverse array of cell types using different endocytic pathways. This is shown using microscopy based colocalisation analysis with the few specific endocytic probes available, and chemical inhibitors of endocytosis that suffer from lack of specificity. Overall, more specific probes, inhibitors and novel technologies are required for accurate characterisation of cellular dynamics of cell penetrating peptide conjugates thus allowing them to reach their full potential as vectors for therapeutics and other payloads.