酶、激素和小分子通过与活细胞间的多种生物相互作用来调节细胞生长、增殖、粘附和运动等生物功能。因此，了解细胞内的相互作用，并通过控制细胞内的相互作用可以实现对恶性疾病更好地抑制，控制甚至消除。

基于疏水效应、H键、静电和π-π等非共价相互作用的超分子自组装，被认为是引入细胞内合成生物相容性大分子的关键策略。合成的大分子模拟了在生命系统中生物大分子的性质、行为和功能。细胞内大分子自组装能够克服和避免活细胞内复杂的生物反应，从而更好地控制细胞的整体姿态和行为。

该文章概述了几种活体内超分子自组装的策略，如超分子主客体系，酶诱导自组装、细胞内聚合诱导的自组装等。

主客体相互作用是由客体分子在主体分子疏水腔内的疏水相互作用驱动的。这类自组装可以通过肿瘤细胞外部刺激或细胞内部环境的变化进行调控。这些策略主要用于监测细胞中的生物大分子，如多胺、ATP等，而实现在体的生物标记和生物成像。

肿瘤细胞中偏低的pH，过度表达活性氧和特殊的酶等条件营造了一个独特的细胞内环境，而这也被用作诱导细胞内分子自组装的重要工具。在温度效应、pH、光等外部刺激条件下，在活细胞内也可以构建不同结构的大分子和实现活体内原位自组装，如纳米颗粒和凝胶等。这些自组装结构可以用于生物成像和诱导癌细胞的死亡。

此外，利用液-液相分离(LLPS)可以实现内源性大分子自组装而构建无膜细胞器。这些亚细胞器被广泛用于提取细胞内酶等生物大分子，同时也可以诱导癌细胞死亡。

文中作者还提出，分子镊子在疾病检测和治疗中的潜在应用。分子镊是一类含有两个结合臂的环状分子可以适应特定客体分子，主要用作生物传感器、合成受体和药物递送系统，但目前对其在活细胞中的应用研究较少。

该综述的结尾中，耿晋团队对活体内超分子自组装提出总结和展望，明确了在活体内通过内源性和外源性刺激而诱导超分子自组装，可以为下一代癌症治疗和生物成像等领域提供新方法和新策略。

论文信息：

Supramolecular Self-assembly in Living Cells.

Mohamed Dergham, Shanmeng Lin, Jin Geng

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202114267