高效實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效化重組蛋白制備 助力長(zhǎng)效重組蛋白藥物開發(fā)

相比傳統(tǒng)小分子藥物，重組蛋白藥物具有高活性、高特異性和低毒性等多種獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但囿于機(jī)體內(nèi)蛋白水解、腎臟消除、肝臟代謝以及免疫清除等影響，往往導(dǎo)致重組蛋白藥物的體內(nèi)半衰期短，使用受限。

當(dāng)藥物進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，由各種酶引起的代謝，尤其是多種形式的蛋白水解酶的作用，可導(dǎo)致藥物降解為小分子肽或者氨基酸。這類酶廣泛存在于胃、腸道，其分布具有細(xì)胞組織的特異性。非蛋白酶因素的影響來(lái)源于蛋白質(zhì)物理或化學(xué)上的變化。物理變化包括聚合、沉淀；化學(xué)變化包括氨基酸殘基的修飾，主要有氧化作用、還原作用、脫酰胺反應(yīng)、水解反應(yīng)、β消除、二硫化物交換等幾種反應(yīng)，并且蛋白質(zhì)在構(gòu)建中的穩(wěn)定性和免疫原性以及導(dǎo)致蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤變化的環(huán)境條件也被認(rèn)為是影響蛋白質(zhì)代謝穩(wěn)定性的主要因素。較大的多肽常通過受體介導(dǎo)的方式來(lái)清除，有不少例子顯示，受體介導(dǎo)的清除可能是一種主要的清除機(jī)制。

基于以上的清除機(jī)制，延長(zhǎng)蛋白半衰期的策略主要分為保護(hù)酶解識(shí)別位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)改造策略、改善蛋白理化性質(zhì)的天然或人工多聚物修飾策略以及降低免疫原性的碳水化合物修飾策略等。

普健生物擁有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，在蛋白表達(dá)領(lǐng)域有著15年的經(jīng)驗(yàn)，近20000+重組蛋白表達(dá)與純化經(jīng)驗(yàn)。為您提供六種高效蛋白表達(dá)系統(tǒng)：大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)，枯草芽孢桿菌表達(dá)系統(tǒng)，酵母表達(dá)系統(tǒng)，昆蟲表達(dá)系統(tǒng)，哺乳表達(dá)系統(tǒng)，二硫鍵活性原核表達(dá)系統(tǒng)。普健生物專注于重組蛋白的表達(dá)，蛋白可溶性表達(dá)成功率在90%以上。如果您有高效長(zhǎng)效蛋白表達(dá)需求，歡迎聯(lián)系027-87001869與我們的專員進(jìn)行溝通！

重組蛋白藥物的發(fā)展趨勢(shì)有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

第一，哺乳動(dòng)物細(xì)胞作為表達(dá)體系的比例增加。原因在于，原核表達(dá)系統(tǒng)(如大腸桿菌E. coli)，適合分子量較小、不需要翻譯后修飾的非糖基化蛋白(如胰島素、生長(zhǎng)激素、干擾素和白細(xì)胞介素等)；而哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)可進(jìn)行復(fù)雜的翻譯后修飾(如蛋白質(zhì)折疊、糖基化和二硫鍵的形成)，表達(dá)的蛋白質(zhì)與天然蛋白質(zhì)更為接近，且能通過控制翻譯后修飾實(shí)現(xiàn)預(yù)期功效。

第二，長(zhǎng)效化重組蛋白的進(jìn)展較大。利用化學(xué)修飾、基因工程技術(shù)等對(duì)蛋白質(zhì)藥物進(jìn)行改造或修飾，解決大分子蛋白質(zhì)藥物血液中半衰期短、給藥途徑單一、免疫原性和毒副反應(yīng)等問題，增強(qiáng)藥物活性、提高藥效等，是近年來(lái)生物技術(shù)藥物發(fā)展的趨勢(shì)。長(zhǎng)效蛋白質(zhì)生物制劑技術(shù)的研究一直是大分子蛋白質(zhì)藥物的研究熱點(diǎn)，國(guó)際上許多大公司紛紛開展蛋白質(zhì)藥物長(zhǎng)效制劑的開發(fā)研究，搶占核心技術(shù)的制高點(diǎn)。

重組蛋白藥物長(zhǎng)效化技術(shù)常用化學(xué)修飾、突變體構(gòu)建、蛋白融合、糖基化等策略?；瘜W(xué)修飾如聚乙二醇(polyethyleneglycol，PEG)修飾、聚磷酸酯（PPE）修飾、聚羧基甜菜堿（Poly( carboxybetaine)，PCB）修飾、多聚唾液酸(Polysialition，PSA)、脂肪酸修飾等。它們通過化學(xué)的方法將蛋白質(zhì)藥物與大分子親水修飾劑進(jìn)行共價(jià)偶聯(lián)的方法。共價(jià)連接到大分子上能減小免疫原性，改善可溶性和生物學(xué)利用度，以及增加抗蛋白水解作用，同時(shí)也能夠延長(zhǎng)半衰期。

構(gòu)建突變體是將蛋白分子一個(gè)位點(diǎn)或多個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行突變，以期改善蛋白穩(wěn)定性，提高親和力或活性，降低免疫原性等，是蛋白藥物設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)方向。

蛋白融合也被認(rèn)為是天然蛋白修飾，包括Fc融合蛋白和人血清白蛋白融合蛋白。Fc融合蛋白是指利用基因工程等技術(shù)將某種具有生物學(xué)活性的功能蛋白分子與Fc片段融合而產(chǎn)生的新型蛋白質(zhì)，功能蛋白可以是能結(jié)合內(nèi)源性受體(或配體)的可溶性配體(或受體)分子或其他需要延長(zhǎng)半衰期的活性物質(zhì)(如細(xì)胞因子)。Fc融合蛋白大大增加活性蛋白或多肽的分子量，降低腎小球的濾過率，而FcRn (Neonatal Fc receptor，新生兒Fc受體)介導(dǎo)的再循環(huán)機(jī)制可以避免蛋白降解，有效延長(zhǎng)半衰期。

Fc融合蛋白的發(fā)展分為兩個(gè)階段：第一階段，對(duì)于小分子肽通過表達(dá)二聚體融合蛋白實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)藥物的半衰期(例如禮來(lái)糖尿病藥物Trulicity)；第二階段，對(duì)于分子量大于30 kDa的大分子蛋白使用二聚體Fc和單體蛋白策略。作為目前最為成功的蛋白長(zhǎng)效化手段之一，目前已有10多種批準(zhǔn)上市的Fc融合蛋白藥物。

人血清白蛋白( Human serum albumin，HSA) 是血漿中含量最高的蛋白質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量66500，半衰期約19 d。作為一種長(zhǎng)效的天然蛋白，其長(zhǎng)效機(jī)制在于HSA在弱酸性的溶酶體( pH6.0) 環(huán)境中可通過結(jié)構(gòu)域III結(jié)合FcRn，隨后通過FcRn的跨膜作用被重新轉(zhuǎn)運(yùn)至血液，并在中性血液中( pH7.4) 被釋放，避免了溶酶體的降解作用。作為天然蛋白，HAS 還具有親水穩(wěn)定、安全無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，藥物可以通過基因融合或共價(jià)修飾的方式直接結(jié)合，也可以通過結(jié)合 HSA配體與其非共價(jià)結(jié)合，因此 HSA 可作為理想的天然修飾物。

蛋白質(zhì)的糖基化(Glycosylation)是真核生物的一種常見翻譯后修飾方式，是某些蛋白質(zhì)發(fā)揮生物活性所必需的。蛋白質(zhì)表面的糖鏈能夠影響蛋白質(zhì)的藥物動(dòng)力學(xué)作用、生物活性、穩(wěn)定性、對(duì)蛋白酶的易感性、水溶性、凝集性、免疫原性等。因此糖基化修飾也是延長(zhǎng)半衰期的常用手段。

具體說來(lái)，糖基化可分為N-糖基化與O-糖基化。N-糖基化是指聚糖通過糖苷酰胺連接在 Asn-X-Ser/Thr共有序列中Asn殘基的側(cè)鏈上，工程上N-糖基化通常通過引入Asn-X-Ser/Thr序列，增加N-糖基化位點(diǎn)完成。O-糖基化則是聚糖通過O-糖苷鍵連接到Ser側(cè)鏈或Thr的羥基上。

需要說明的是，作為典型的翻譯后修飾手段，糖基化修飾往往需要通過工程化哺乳動(dòng)物細(xì)胞完成，修飾糖的種類、數(shù)量、分子大小、序列和電荷等因素對(duì)于藥物理化性質(zhì)和生物活性的影響復(fù)雜而特異，并有助于提高藥物的靶向性。然而由于糖基化可控性低，因此糖基化藥物在應(yīng)用上仍面臨著產(chǎn)率低、控制困難等技術(shù)挑戰(zhàn)。

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