細胞穿透肽（Cell-penetrating peptides，CPPs）是一類短肽，它們能夠跨越細胞膜，將各種生物活性分子（如蛋白質、核酸和藥物）遞送到細胞內部。這些肽一般由10-30個氨基酸組成，具有高效的細胞膜穿透能力。CPPs在生物醫學研究和治療中有著廣泛的應用潛力。
細胞穿透肽具有高效遞送、低毒性和多樣性等特點。高效遞送：CPPs能夠高效地將多種生物活性分子遞送到細胞內部，包括DNA、RNA、蛋白質和小分子藥物。低毒性：大多數CPPs具有低毒性，對細胞生存和功能的影響較小。多樣性：CPPs可以根據不同的需求進行設計和修飾，具有很高的多樣性和靈活性。
CPPs的穿膜機製主要包括直接穿透和內吞作用。直接穿透：CPPs可以直接與細胞膜相互作用，通過翻轉、插入和拉扯等機製進入細胞。內吞作用：CPPs可以通過與細胞膜上的受體結合，激活內吞途徑，將CPPs和其攜帶的負載物質一起吞入細胞。
細胞穿透肽可以用於基因治療、藥物遞送、疫苗開發等領域。基因治療：CPPs可以用於遞送基因編輯工具（如CRISPR/Cas9）或抗癌基因治療藥物到目標細胞中。藥物遞送：CPPs可以用於遞送化療藥物、抗生素和其他治療性藥物，提高其在目標細胞中的濃度和療效。疫苗開發：CPPs可以作為抗原遞送載體，提高疫苗的免疫原性和效果。
一些常見的細胞穿透肽包括Tat肽（源自HIV-1病毒的轉錄激活因子）、Penetratin肽（源自果蠅的Antennapedia蛋白）和Transportan肽（結合了galanin和mastoparan的特性）。
Tat肽是最早發現和研究最為深入的一類細胞穿透肽。它源自人類免疫缺陷病毒（HIV-1）的轉錄激活因子（Tat，Trans-Activator of Transcription）蛋白。Tat肽通常由9-11個氨基酸組成，其中最常見的序列為YGRKKRRQRRR。Tat肽可以高效地穿透多種類型的細胞膜，遞送多種生物活性分子，包括核酸、蛋白質和小分子藥物。Tat肽對細胞的毒性較低，通常不會影響細胞的存活和功能。
Tat肽可以通過與細胞膜中的磷脂分子相互作用，直接穿透細胞膜。Tat肽也通過與細胞表麵的糖胺聚糖（如肝素）相互作用，激活內吞途徑，被細胞內吞。Tat肽可以用於遞送基因編輯工具（如CRISPR/Cas9）或治療性核酸（如siRNA、mRNA）到目標細胞中。Tat肽也用於遞送抗癌藥物、抗生素和其他治療性藥物，提高其在目標細胞中的濃度和療效。成像和診斷：Tat肽可以用於遞送成像探針或對比劑，提高疾病診斷的靈敏度和特異性。Tat肽的研究還包括對其優化和修飾，以提高其遞送效率和靶向性。例如，通過在Tat肽序列中引入特定的修飾或突變，來增強其穿膜能力或減少其在體內的降解。
Penetratin肽是一種經典的細胞穿透肽（CPP），源自果蠅（Drosophila melanogaster）的Antennapedia蛋白的第三螺旋區。Penetratin肽通常由16個氨基酸組成，其經典序列為RQIKIWFQNRRMKWKK。Penetratin肽能夠高效地穿透多種類型的細胞膜，包括神經細胞、肌肉細胞和肝細胞。Penetratin肽對細胞的毒性較低，通常不會顯著影響細胞的存活和功能。Penetratin肽可以直接與細胞膜中的磷脂分子相互作用，通過翻轉、插入和拉扯等機製進入細胞。在高濃度條件下，Penetratin肽也可以通過內吞途徑被細胞內吞。
Transportan肽是一種人工設計的細胞穿透肽，它結合了兩個不同來源的肽序列：一種來自於青蛙皮膚的抗菌肽（mastoparan）和一種神經肽（galanin）。這種獨特的設計使Transportan具有高效的細胞穿透能力和廣泛的應用潛力。Transportan肽由27個氨基酸組成，其經典序列為GWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKKIL。Transportan肽可以高效地穿透多種類型的細胞膜，包括神經細胞、肌肉細胞和癌細胞。Transportan肽具有親水和疏水兩性特性，這有助於其與細胞膜的相互作用。Transportan肽能夠與細胞膜中的磷脂分子相互作用，通過插入和穿透機製進入細胞。在高濃度條件下，Transportan肽也可以通過內吞途徑被細胞內吞。
