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Science:评述利用亲和控制释放定制蛋白转运
发布时间:2016-03-21
  脊髓损伤不能像割伤或骨折那样愈合。为什么呢?部分原因在于瘢痕组织形成,这种瘢痕组织作为一种化学和物理障碍,阻止神经再生。
 
  已知一种被称作软骨素酶ABC(chondroitinase ABC, ChABC)的蛋白降解这种瘢痕组织,让受损的神经组织愈合。但是要想更加有效,这种蛋白需要较长时间内---只要与受损神经能够再生所需时间一样长即可---逗留在瘢痕位点上。
 
  论文第一作者、加拿大多伦多大学生物材料与生物医学工程研究所化学工程与营养化学系研究员Malgosia Pakulska博士说,“就现在而言,科学家使用ChABC的方式就是利用导管长期灌注到脊髓中,或者进行多次注射给药。如果我们能够设计一种系统在更长时间内释放ChABC,那么我们可能提供一次更加有效的治疗。”这对如今正在研究中的用于治疗包括从糖尿病到中风在内的一系列医学疾病的很多蛋白药物而言,的确如此。相关研究结果发表在2016年3月18日那期Science期刊上,论文标题为“Designer protein delivery: From natural to engineered affinity-controlled release systems”。
 
  随时间扩散的药物是一种比较熟悉的概念---我们能够在药店购买快速作用或慢速作用的止痛药。但是同样的技术也适合于小分子,比如将它们包裹在微型的可降解胶囊或者说“微球”中,并不总是适合于蛋白,这是因为蛋白包被能够导致它们丧失它们独特的形状,而这些独特的形状是它们发挥功能的关键。
 
  为了让蛋白在包括从黄斑变性到心脏病在内的治疗条件下起作用,我们需要新的方法让这些蛋白停留在治疗位点,而且可以停留它们所需的时间那么长,同时不破坏它们的结构。
 
  对ChABC而言,Pakulska使用一种新兴的被称作亲和控制释放(affinity-controlled release)的技术。通过将ChABC和一种水凝胶---一种果冻样材料,能够被注射进损伤位点---混合在一起,以及加入一种能够可逆地结合到ChABC上的分子,该分子能够延缓ChABC的释放。
 
  设计这种系统的瓶颈之处在于为你感兴趣的蛋白发现一种合适的结合伴侣(binding partner)。Pakulska及其同事们概述了可被用来发现结合到大有希望的治疗性蛋白上的分子从而潜在地消除这种瓶颈的最佳技术。
 
  Pakulska希望这项研究将促进人们发现很多新的结合到大有希望的蛋白上的结合伴侣。
 
  她说,“就现在而言,我们受限于使用蛋白和自然发生的结合伴侣。在未来,我希望这将允许我们设计更加量身定做的疗法,比如,我们可能会说,‘我想要一种7天释放曲线,因此我将使用这种特定的结合伴侣。’”
 
  Shoiche说,“这项研究特别令人兴奋,这是证实不同的计算方法和抗体工程如何能够被用来解决蛋白转运时存在的重大问题。这将在蛋白转运仍然是实现蛋白功效的重大障碍的多种疾病中具有广泛的吸引力。亲和释放如何允许我们实现[治疗性蛋白]持续释放,同时维持治疗性蛋白的活性?这将持续挑战科学界。”