蛋白質(zhì)是一類重要的臨床藥物,然而其體內(nèi)藥學(xué)表現(xiàn)受到了穩(wěn)定性差,體內(nèi)半衰期短,自身免疫源性高等缺陷的限制。對多肽/蛋白進行環(huán)化是一種增強多肽/蛋白體外活性和穩(wěn)定性的常見手段;此外,環(huán)狀多肽因其受限的構(gòu)型和較小的分子尺寸,相較于線性多肽具有更好的組織滲透性。然而,由于缺乏必要的“隱身” 機制,環(huán)化多肽和蛋白的體內(nèi)循環(huán)時間較短,研究大多停留于細胞層面,鮮有系統(tǒng)的活體藥學(xué)研究報道。高分子偶聯(lián)是一種延長蛋白質(zhì)藥物體內(nèi)循環(huán)時間的常見方法。然而由于其較大的空間位阻效應(yīng),蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的蛋白活性往往極大降低,并且組織滲透性較差。
北京大學(xué)化學(xué)院呂華研究員課題組通過結(jié)合環(huán)化和高分子偶聯(lián)兩種方法,制備了蛋白質(zhì)-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物,獲得了優(yōu)異的體內(nèi)藥學(xué)效果(圖1)。
圖1. 蛋白質(zhì)-聚氨基酸大分子偶聯(lián)物可同時具備環(huán)化以及高分子偶聯(lián)兩種策略的優(yōu)點,從而體現(xiàn)出更優(yōu)異的藥學(xué)活性。
基于該實驗室所發(fā)展的位點特異蛋白質(zhì)-聚氨基酸偶聯(lián)技術(shù)(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 10995?11000),研究人員以干擾素-α2b(一種抗病毒和抗腫瘤藥物)為模型藥物蛋白合成了頭-尾相接的干擾素-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物,并將其與野生型干擾素,2個線型干擾素-聚氨基酸偶聯(lián)物,以及1個線型干擾素-PEG偶聯(lián)物平行比較(圖2)。研究結(jié)果表明,無論在細胞實驗還是動物實驗層面,干擾素-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物的藥學(xué)性質(zhì)均明顯優(yōu)于其他對照組。最為特殊的是,大環(huán)偶聯(lián)物不僅僅具有傳統(tǒng)蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的典型優(yōu)勢如長循環(huán)時間和高腫瘤滯留,還有環(huán)狀多肽藥物特有的高腫瘤滲透性(圖2)。
圖2. 干擾素-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物具有腫瘤滯留多、組織滲透深和抑瘤活性好等特點。
由于這一系列的優(yōu)異性質(zhì),干擾素-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物最終在多個動物模型中都表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤活性,其抑制腫瘤生長效果明顯優(yōu)于實驗對照組(包括野生型干擾素,PEG偶聯(lián)物和線性聚氨基酸偶聯(lián)物)。該研究較為深入地探討了蛋白質(zhì)-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物的活體藥學(xué)表現(xiàn),為人們設(shè)計下一代蛋白質(zhì)/多肽類藥物提供了新的思路。論文所報道的干擾素-聚氨基酸大環(huán)偶聯(lián)物表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和可觀的轉(zhuǎn)化潛力,預(yù)期適應(yīng)癥包括卵巢癌、前列腺癌、皮膚淋巴瘤和黑色素瘤等多種惡性腫瘤,同時也有一定的潛力用于乙肝和丙肝等病毒性疾病。該工作近期在線發(fā)表于Journal of the American Chemical Society。
北京大學(xué)化學(xué)院博士生侯穎欽和聯(lián)合培養(yǎng)碩士生周雨為該論文共同第一作者,呂華研究員為論文通訊作者。該工作獲得了國家重點研發(fā)計劃納米專項(2016YFA0201400)和國家自然科學(xué)基金委(21722401, 21474004, 和 21434008)的支持。
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