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

  近日,浙江大學藥學院、先進藥物遞釋系統全國重點實驗室顧臻教授南京工業大學藥學院姜天玥教授/何冰芳教授研究團隊合作開發了一種安全、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,發表于《美國國家科學院院刊》(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防手段之一,能夠有效防止血栓形成和復發。水蛭素是迄今為止發現的最強的天然凝血酶抑制劑,能與凝血酶特異性結合以防止血栓形成。不同于肝素,水蛭素對血小板作用弱,不會引發肝素誘導的血小板減少癥等不良反應。然而,水蛭素存在體內半衰期短、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,具有滯留時間可調控和精準釋藥的特點。融合蛋白在給藥部位形成原位儲庫,經緩慢擴散進入血液循環。該融合蛋白在循環中無抗凝活性,當到達血栓形成部位,可“感受”體內凝血因子Xa濃度升高響應性釋放水蛭素,精準調控釋藥量,發揮水蛭素的抗血栓作用同時大幅降低出血風險。該研究為血栓栓塞類疾病的預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標簽表達元件,實現目標蛋白在宿主菌株中的高效分泌表達。設計了一系列具有不同模塊序列與組合方式的融合蛋白。研究中發現排列次序對水蛭素的生物活性有顯著影響,利用水蛭素N端修飾其活性被屏蔽的特點,引入響應性四肽模序,構建具有前藥特性的融合蛋白ELP-Fr-HV,可特異性響應凝血因子Xa,恢復抗凝活性。同時,通過調整類彈性蛋白多肽的重復單元數量,可以精準控制其相變溫度和在體內的滯留時間。體內滯留和藥動學研究結果表明融合蛋白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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