複雜的生物過程通常通過多類大分子自組裝而成的納米結構進行，例如核糖體（蛋白質和RNA）或包膜病毒（蛋白質、核酸和脂質）。針對核酸或蛋白質的自組裝結構設計已經開發出了很多方法，但是用於工程化雜交生物材料的策略才開始出現。來自美國猶他大學的研究人員在最新的Nature上發表文章報導了自組裝蛋白質納米籠（nanocages）的設計，它們以一種類似於一些病毒的方式從人類細胞釋放到小囊泡中。研究人員將這種生物材料稱為「包膜蛋白納米籠」（EPNs）。EPN的生物發生需要三個不同功能的蛋白質序列元件：膜結合、自組裝和轉運所需的內體分選複合物（ESCRT）。具有這些功能元件的各種合成蛋白誘導EPN的形成，突出了設計策略的模塊性和普適性。生物化學分析和冷凍電子顯微鏡顯示，編號為EPN-01的設計，由含有多個蛋白質納米籠的小（～100 nm）囊泡組成， 與60亞基自組裝支架結構的設計十分匹配。摻入水泡性口炎病毒糖蛋白（VSV-G）的EPNs可以與靶細胞融合併遞送其內容物，從而將貨物從一個細胞轉移到另一個細胞。這些結果表明蛋白質如何被編程以指導雜交生物材料的形成，並執行複雜的任務，建立EPNs作為一類設計的、模塊化的，遺傳編碼的納米材料，可以在細胞之間轉移分子。該方法在藥物遞送方面有很重要的應用前景。
圖1 | EPN的釋放需要這三種功能元件（可以看到這裡需要TSG101/ESCRT-I-, ALIX-結合位點，而TSG101/ESCRT-I, ALIX與外泌體的形成密切相關）
圖2 | EPNs是由細胞來源的膜包被的，其中包含多個蛋白納米籠。b\c\d圖都是小膜泡包被著很多個蛋白納米籠，e圖是蛋白納米籠的三維重構圖（Scale bars, 300 nm (b), 25 nm (c, d) and 5 nm (e)）
圖3 | EPNs可包裝大分子並將它們傳遞到靶細胞（Scale bar, 25 nm）
圖4 | 多種功能元件和蛋白結構參與了EPN的形成
從圖二可以看出該研究所設計的蛋白nanocages大概20-30 nm大小，它們是包被在一個小膜泡中的，每個小膜泡中可包含有很多個蛋白nanocages。這些小膜泡大概多大呢？補充材料中有答案，如下圖左側。大概50-150 nm的大小，基本符合外泌體的大小，而且從下圖右側可以看出這些小膜泡表達外泌體的標誌蛋白ALIX。但是該文並沒有說這些小膜泡就是外泌體。
參考文獻：
Votteler, J., et al. (2016). "Designed proteins induce the formation of nanocage-containing extracellular vesicles." Nature 540(7632): 292-295. IF=38.138