聚多肽PsTag的构建、筛选及稳定性初步研究文献综述

 2022-12-07 04:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一、研究背景

随着蛋白质化学和分子生物学的发展,蛋白和多肽类药物由于其高选择性、有效性和安全性成为生物医药产业发展的热点。然而大多数蛋白质药物的体内半衰期较短,在体内数分钟或数小时就被清除,频繁给药使得病人依从性较差。近年来为了延长小分子蛋白质药物的半衰期,多种长效化蛋白质药物已经研制成功并应用于临床治疗。目前已建立的延长蛋白质药物半衰期的技术包括化学修饰、蛋白质融合、微囊化、糖基化、抗蛋白酶突变体等,其中应用最广泛的长效化策略是PEG修饰技术,通过增大药物蛋白流体动力学体积阻碍肾过滤从而延长药物血浆半衰期。此外PEG修饰还能够增加药物溶解性、降低免疫原性、减少蛋白酶降解从而提高稳定性。迄今已有12种PEG修饰的蛋白质药物被FDA批准上市,并且国内外有多种PEG化药物在研或者已经进入临床。但PEG修饰技术也存在诸多缺点,包括额外的修饰纯化步骤、部分遮蔽活性位点、随机修饰产物不均一、组织中蓄积导致肾空泡、长期给予PEG化药物可能会产生抗PEG抗体等,因此亟需开发更优越的长效化技术。

基于PEG修饰的优缺点,研究者们开发了多种模拟PEG的聚多肽融合技术,即利用DNA重组技术将药物蛋白与特异性的氨基酸链融合,通过增加蛋白质的流体动力学体积或产生电荷效应,从而延长药物血浆半衰期,如最开始的天然来源聚多肽到现在的XTEN、PAS技术等。与PEG修饰相比,模拟PEG的聚多肽具有以下优点:1.通过基因工程技术构建,可与药用蛋白融合表达,避免了体外PEG化学偶联和修饰后的纯化步骤;2.融合表达的聚多肽链是完全可生物降解的;3.动物实验结果表明,这些PEG模拟肽都是安全和低免疫原性的;4.多肽链有确切的长度和氨基酸组成,可通过调节多肽链长度,调节融合蛋白的半衰期;5.适用范围广泛,原核、真核系统都可以表达。

二、研究目的及意义

本实验室前期建立了新型的模拟PEG修饰的的聚多肽融合技术,即以甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、苏氨酸、丙氨酸五种氨基酸为基础,人工设计并筛选得到亲水的柔性聚多肽PsTag,最终得到由200个氨基酸组成的P200、由400个氨基酸组成的P400和由600个氨基酸组成的P600与成纤维细胞生长因子-21 (FGF21)融合表达后能够显著增加FGF-21的血浆半衰期。但是P60的表达量较低、稳定性较差。本课题旨在基于前期建立的方法,建库得到大批量的聚多肽PsTag,与GFP融合表达后通过荧光筛选得到表达量高的PsTag,Q柱及硫酸铵沉淀纯化后检测血浆稳定性、热稳定性及肾匀浆稳定性,最终得到表达量高、稳定性好的PsTag聚多肽,为之后构建更长效的聚多肽奠定基础,为蛋白类药物的长效化提供平台。

三、课题研究的主要内容

本课题建立在前期筛选得到的10条高表达18个氨基酸链基础上,通过自连接反应得到大批量含有216个氨基酸的聚多肽P216,从中筛选出三株高表达的P216。Q柱及硫酸铵沉淀纯化后检测血浆稳定性、热稳定性及肾匀浆稳定性,最终得到表达量高、稳定性好的PsTag聚多肽,为后续实验打下基础。

主要研究内容包括:

  1. 构建及筛选高表达PsTag聚多肽
    1. PsTag-GFP融合蛋白的构建

以10条高表达18个氨基酸链为基础,通过自连接反应得到大批量含有216个氨基酸的聚多肽P216,插入含有GFP基因序列的突变载体DMT-28a,构建载体DMT28a-P216。

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