迈向合成内共生的一步：利用基于聚乙二醇的融合方案将大肠杆菌和锥虫类内共生菌候选种 Candidatus Kinetoplastibacterium crithidii 引入哺乳动物细胞|北京沫之东生物技术有限公司

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合成内共生是指将细菌有意引入真核宿主细胞，为研究内共生关系如何建立提供了一个易于操控的模型，同时也为获得具有新型代谢能力、而这些能力从未在该谱系中自然进化形成的细胞提供了一条途径。目前，将细菌导入哺乳动物细胞的方法主要依赖显微注射、工程化侵袭、李斯特菌溶血素介导的吞噬体逃逸，或天然具有许可性的宿主。这些方法具有侵入性强、通量低或成本高等缺点，而且大多数方法要求候选内共生体具有遗传操作性，从而排除了那些作为潜在细胞器前体而备受关注的内共生细菌。在此，我们介绍了一种基于聚乙二醇（PEG）的方法。PEG长期以来被用于融合哺乳动物细胞；该方法无需对任一方进行遗传改造，也无需使用专门设备，即可将大肠杆菌导入HeLa细胞。我们分两个阶段优化了相关参数：首先优化细菌密度、庆大霉素浓度以及PEG的分子量和浓度；随后优化培养基组成以及融合和恢复的时间安排。在所筛选的四个参数中，于接种HeLa细胞后12小时，使用10%的PEG-3350处理4分钟，随后在含庆大霉素的培养基中培养4小时，获得了最稳定一致的递送效果。在这些条件下，共聚焦显微镜观察和Z-stack重建检测到HeLa细胞内存在带有mCherry标记的大肠杆菌。将同一方案应用于Candidatus Kinetoplastibacterium crithidii——锥虫科Angomonas deanei中一种天然存在的β-变形菌内共生体——后，我们观察到该内共生体位于HeLa细胞内。该方案为构建人工内共生体系提供了一个易于实施的切入点。

合成内共生的一步：使用基于聚乙二醇的融合方案将大肠杆菌和锥虫类内共生体“候选克氏动基体菌”Candidatus Kinetoplastibacterium crithidii 引入哺乳动物细胞 | 的内共生细菌。

在此，我们描述了一种基于聚乙二醇（PEG）的方案。聚乙二醇长期以来一直用于哺乳动物细胞融合；该方案无需对任一方进行遗传改造，也不需要专用设备，即可将大肠杆菌引入 HeLa 细胞。我们分两个阶段对关键参数进行了优化：首先优化细菌密度、庆大霉素浓度以及 PEG 的分子量和浓度；随后优化培养基组成，以及融合与恢复的时间安排。在筛选的四项参数中，于接种 HeLa 细胞 12 小时后加入 10% PEG-3350 处理 4 分钟，随后在含庆大霉素的培养基中培养 4 小时，可获得最稳定的递送效果。在这些条件下，共聚焦显微镜观察及 Z 轴堆栈重建检测到 HeLa 细胞内部存在带有 mCherry 标记的大肠杆菌。将同一方案应用于“候选克氏动基体菌”Candidatus Kinetoplastibacterium crithidii——一种天然存在的、寄生于锥虫类 Angomonas deanei 中的 β-变形菌内共生体——后，我们观察到该内共生体位于 HeLa 细胞内部。该方案为构建人工内共生体系提供了一个易于实施的切入点。

## 利益冲突声明

## 资助信息声明

德国研究基金会（DFG），SFB1535（项目编号：458090666）

## 版权

本预印本的。

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发布于 2026 年 9 月 22 日。

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Rudvi Pednekar， Natascha van Geelen-Kuenzel， Carroll MC Diehl， Leonie-Alexa Koch， Briardo Llorente， Eva C. M. Nowack， Matias D. Zurbriggen

bioRxiv 2026.09.20.753003； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.20.753003

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