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浙大顾臻教授、南工姜天玥/何冰芳教授 PNAS:研发安全长效抗血栓蛋白药物
2024-03-07  来源:高分子科技

  近日,浙江大学药学院、先进药物递释系统全国重点实验室顾臻教授南京工业大学药学院姜天玥教授/何冰芳教授研究团队合作开发了一种安全、高效的水蛭素融合蛋白用于长效抗血栓治疗,在多种动物模型上验证了相关疗效。该项研究以In situ formed depot of elastin-like polypeptide-hirudin fusion protein for long-acting antithrombotic therapy”为题,发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。



  血栓是心脑血管疾病的重要致病因素。临床上抗凝药物作为核心预防手段之一,能够有效防止血栓形成和复发。水蛭素是迄今为止发现的最强的天然凝血酶抑制剂,能与凝血酶特异性结合以防止血栓形成。不同于肝素,水蛭素对血小板作用弱,不会引发肝素诱导的血小板减少症等不良反应。然而,水蛭素存在体内半衰期短、生物利用度低等缺陷,在临床使用中须频繁注射以实现长期抗凝效果,患者依从性差。


  研究团队基于类弹性蛋白多肽具有低温可溶、高温凝聚的特性,利用基因工程技术整合重组水蛭素(hirudin variant, HV)、类弹性蛋白多肽(elastin-like peptide, ELP)和酶响应性模块,定制了一系列水蛭素-弹性蛋白多肽融合蛋白,具有滞留时间可调控和精准释药的特点。融合蛋白在给药部位形成原位储库,经缓慢扩散进入血液循环。该融合蛋白在循环中无抗凝活性,当到达血栓形成部位,可“感受”体内凝血因子Xa浓度升高响应性释放水蛭素,精准调控释药量,发挥水蛭素的抗血栓作用同时大幅降低出血风险。该研究为血栓栓塞类疾病的预防和治疗提供了新策略。 


原位储库型水蛭素融合蛋白用安全长效抗血栓治疗的示意图


  在融合蛋白的制备过程中,采用Ffu标签表达元件,实现目标蛋白在宿主菌株中的高效分泌表达。设计了一系列具有不同模块序列与组合方式的融合蛋白。研究中发现排列次序对水蛭素的生物活性有显著影响,利用水蛭素N端修饰其活性被屏蔽的特点,引入响应性四肽模序,构建具有前药特性的融合蛋白ELP-Fr-HV,可特异性响应凝血因子Xa,恢复抗凝活性。同时,通过调整类弹性蛋白多肽的重复单元数量,可以精准控制其相变温度和在体内的滞留时间。体内滞留和药动学研究结果表明融合蛋白ELP120-Fr-HV达到了长效平台期。在多种血栓栓塞动物模型中,皮下注射一针ELP120-Fr-HV,可在三天内高效抑制血栓形成,并显著降低水蛭素的出血副作用,提高用药安全性。


  原文链接https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2314349121

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(责任编辑:xu)
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