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浙大顧臻教授、南工姜天玥/何冰芳教授 PNAS:研發(fā)安全長效抗血栓蛋白藥物
2024-03-07  來源:高分子科技

  近日,浙江大學(xué)藥學(xué)院、先進藥物遞釋系統(tǒng)全國重點實驗室顧臻教授、南京工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院姜天玥教授/何冰芳教授研究團隊合作開發(fā)了一種安全、高效的水蛭素融合蛋白用于長效抗血栓治療,在多種動物模型上驗證了相關(guān)療效。該項研究以In situ formed depot of elastin-like polypeptide-hirudin fusion protein for long-acting antithrombotic therapy”為題,發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)。



  血栓是心腦血管疾病的重要致病因素。臨床上抗凝藥物作為核心預(yù)防手段之一,能夠有效防止血栓形成和復(fù)發(fā)。水蛭素是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強的天然凝血酶抑制劑,能與凝血酶特異性結(jié)合以防止血栓形成。不同于肝素,水蛭素對血小板作用弱,不會引發(fā)肝素誘導(dǎo)的血小板減少癥等不良反應(yīng)。然而,水蛭素存在體內(nèi)半衰期短、生物利用度低等缺陷,在臨床使用中須頻繁注射以實現(xiàn)長期抗凝效果,患者依從性差。


  研究團隊基于類彈性蛋白多肽具有低溫可溶、高溫凝聚的特性,利用基因工程技術(shù)整合重組水蛭素(hirudin variant, HV)、類彈性蛋白多肽(elastin-like peptide, ELP)和酶響應(yīng)性模塊,定制了一系列水蛭素-彈性蛋白多肽融合蛋白,具有滯留時間可調(diào)控和精準(zhǔn)釋藥的特點。融合蛋白在給藥部位形成原位儲庫,經(jīng)緩慢擴散進入血液循環(huán)。該融合蛋白在循環(huán)中無抗凝活性,當(dāng)?shù)竭_血栓形成部位,可“感受”體內(nèi)凝血因子Xa濃度升高響應(yīng)性釋放水蛭素,精準(zhǔn)調(diào)控釋藥量,發(fā)揮水蛭素的抗血栓作用同時大幅降低出血風(fēng)險。該研究為血栓栓塞類疾病的預(yù)防和治療提供了新策略。 


原位儲庫型水蛭素融合蛋白用安全長效抗血栓治療的示意圖


  在融合蛋白的制備過程中,采用Ffu標(biāo)簽表達元件,實現(xiàn)目標(biāo)蛋白在宿主菌株中的高效分泌表達。設(shè)計了一系列具有不同模塊序列與組合方式的融合蛋白。研究中發(fā)現(xiàn)排列次序?qū)λ嗡氐纳锘钚杂酗@著影響,利用水蛭素N端修飾其活性被屏蔽的特點,引入響應(yīng)性四肽模序,構(gòu)建具有前藥特性的融合蛋白ELP-Fr-HV,可特異性響應(yīng)凝血因子Xa,恢復(fù)抗凝活性。同時,通過調(diào)整類彈性蛋白多肽的重復(fù)單元數(shù)量,可以精準(zhǔn)控制其相變溫度和在體內(nèi)的滯留時間。體內(nèi)滯留和藥動學(xué)研究結(jié)果表明融合蛋白ELP120-Fr-HV達到了長效平臺期。在多種血栓栓塞動物模型中,皮下注射一針ELP120-Fr-HV,可在三天內(nèi)高效抑制血栓形成,并顯著降低水蛭素的出血副作用,提高用藥安全性。


  原文鏈接https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2314349121

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