细胞穿透肽（Cell-penetrating peptides，CPPs）是一类短肽，它们能够跨越细胞膜，将各种生物活性分子（如蛋白质、核酸和药物）递送到细胞内部。这些肽一般由10-30个氨基酸组成，具有高效的细胞膜穿透能力。CPPs在生物医学研究和治疗中有着广泛的应用潜力。

细胞穿透肽具有高效递送、低毒性和多样性等特点。高效递送：CPPs能够高效地将多种生物活性分子递送到细胞内部，包括DNA、RNA、蛋白质和小分子药物。低毒性：大多数CPPs具有低毒性，对细胞生存和功能的影响较小。多样性：CPPs可以根据不同的需求进行设计和修饰，具有很高的多样性和灵活性。

CPPs的穿膜机制主要包括直接穿透和内吞作用。直接穿透：CPPs可以直接与细胞膜相互作用，通过翻转、插入和拉扯等机制进入细胞。内吞作用：CPPs可以通过与细胞膜上的受体结合，激活内吞途径，将CPPs和其携带的负载物质一起吞入细胞。

细胞穿透肽可以用于基因治疗、药物递送、疫苗开发等领域。基因治疗：CPPs可以用于递送基因编辑工具（如CRISPR/Cas9）或抗癌基因治疗药物到目标细胞中。药物递送：CPPs可以用于递送化疗药物、抗生素和其他治疗性药物，提高其在目标细胞中的浓度和疗效。疫苗开发：CPPs可以作为抗原递送载体，提高疫苗的免疫原性和效果。

一些常见的细胞穿透肽包括Tat肽（源自HIV-1病毒的转录激活因子）、Penetratin肽（源自果蝇的Antennapedia蛋白）和Transportan肽（结合了galanin和mastoparan的特性）。

Tat肽是最早发现和研究最为深入的一类细胞穿透肽。它源自人类免疫缺陷病毒（HIV-1）的转录激活因子（Tat，Trans-Activator of Transcription）蛋白。Tat肽通常由9-11个氨基酸组成，其中最常见的序列为YGRKKRRQRRR。Tat肽可以高效地穿透多种类型的细胞膜，递送多种生物活性分子，包括核酸、蛋白质和小分子药物。Tat肽对细胞的毒性较低，通常不会影响细胞的存活和功能。

Tat肽可以通过与细胞膜中的磷脂分子相互作用，直接穿透细胞膜。Tat肽也通过与细胞表面的糖胺聚糖（如肝素）相互作用，激活内吞途径，被细胞内吞。Tat肽可以用于递送基因编辑工具（如CRISPR/Cas9）或治疗性核酸（如siRNA、mRNA）到目标细胞中。Tat肽也用于递送抗癌药物、抗生素和其他治疗性药物，提高其在目标细胞中的浓度和疗效。成像和诊断：Tat肽可以用于递送成像探针或对比剂，提高疾病诊断的灵敏度和特异性。Tat肽的研究还包括对其优化和修饰，以提高其递送效率和靶向性。例如，通过在Tat肽序列中引入特定的修饰或突变，来增强其穿膜能力或减少其在体内的降解。

Penetratin肽是一种经典的细胞穿透肽（CPP），源自果蝇（Drosophila melanogaster）的Antennapedia蛋白的第三螺旋区。Penetratin肽通常由16个氨基酸组成，其经典序列为RQIKIWFQNRRMKWKK。Penetratin肽能够高效地穿透多种类型的细胞膜，包括神经细胞、肌肉细胞和肝细胞。Penetratin肽对细胞的毒性较低，通常不会显著影响细胞的存活和功能。Penetratin肽可以直接与细胞膜中的磷脂分子相互作用，通过翻转、插入和拉扯等机制进入细胞。在高浓度条件下，Penetratin肽也可以通过内吞途径被细胞内吞。

Transportan肽是一种人工设计的细胞穿透肽，它结合了两个不同来源的肽序列：一种来自于青蛙皮肤的抗菌肽（mastoparan）和一种神经肽（galanin）。这种独特的设计使Transportan具有高效的细胞穿透能力和广泛的应用潜力。Transportan肽由27个氨基酸组成，其经典序列为GWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKKIL。Transportan肽可以高效地穿透多种类型的细胞膜，包括神经细胞、肌肉细胞和癌细胞。Transportan肽具有亲水和疏水两性特性，这有助于其与细胞膜的相互作用。Transportan肽能够与细胞膜中的磷脂分子相互作用，通过插入和穿透机制进入细胞。在高浓度条件下，Transportan肽也可以通过内吞途径被细胞内吞。