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北大高衛(wèi)平課題組受邀于《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表綜述:提出“蛋白質(zhì)-高分子精準(zhǔn)偶聯(lián)”概念

來源:北京大學(xué)      2020-06-04
導(dǎo)讀:日前,北京大學(xué)跨學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程系高衛(wèi)平課題組受邀在化學(xué)及材料領(lǐng)域國際頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(AngewandteChemie International Edition)上在線發(fā)表了題為《精準(zhǔn)偶聯(lián):制備蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的新興策略》(“Precision Conjugation: An Emerging Tool for Generating Protein- Polymer Conjugates”)的綜述論文。

日前,北京大學(xué)跨學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程系高衛(wèi)平課題組受邀在化學(xué)及材料領(lǐng)域國際頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(AngewandteChemie International Edition)上在線發(fā)表了題為《精準(zhǔn)偶聯(lián):制備蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的新興策略》(“Precision Conjugation: An Emerging Tool for Generating Protein- Polymer Conjugates”)的綜述論文。

蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的精準(zhǔn)偶聯(lián)模型示意圖

近年來,蛋白質(zhì)藥物因為高活性和高特異性受到越來越多的關(guān)注,如2018年最暢銷的前十個藥物中8個是蛋白質(zhì)藥物。但是,蛋白質(zhì)作為藥物仍然存在亟需解決的問題,例如:(1)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性較差,在儲存、運(yùn)輸及使用過程中易發(fā)生團(tuán)聚、降解或變性;(2)蛋白質(zhì)體內(nèi)循環(huán)半衰期短,需要頻繁給藥,副作用大,患者依從性差;(3)蛋白質(zhì)存在潛在的免疫原性,導(dǎo)致療效降低和副作用;(4)目前的蛋白質(zhì)藥物無法作用于胞內(nèi)靶點。這些問題導(dǎo)致蛋白質(zhì)成藥性較差,從而制約蛋白質(zhì)作為藥物在臨床上廣泛使用。

蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物(Protein-polymer conjugates)是解決蛋白質(zhì)成藥性這一關(guān)鍵科學(xué)問題的常用技術(shù),它同時具有蛋白質(zhì)的生物活性與高分子的多功能性和靈活性,因此,它在包括從藥物遞送到疾病診斷等一系列的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛,目前,已有16個高分子偶聯(lián)的蛋白質(zhì)藥物被批準(zhǔn)用于治療多種重大疾病。然而,傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)技術(shù)例如聚乙二醇化,仍然存在著一些難以避免的缺陷,例如:(1)蛋白質(zhì)表面有許多無規(guī)分布的氨基、羧基、羥基以及其它反應(yīng)性基團(tuán),難以位點特異性(定點)修飾,導(dǎo)致聚乙二醇化的產(chǎn)物為位點異構(gòu)體混合物,蛋白質(zhì)生物活性降低;(2)蛋白質(zhì)與聚乙二醇之間的空間位阻效應(yīng)導(dǎo)致聚乙二醇化效率低;(3)聚乙二醇是一種結(jié)構(gòu)與功能簡單的惰性的水溶性高分子,難以滿足復(fù)雜的生物醫(yī)藥需求,如生物可降解性、刺激響應(yīng)性和自組裝性;(4)聚乙二醇存在潛在的免疫原性可能會影響其臨床療效;(5)聚乙二醇無法生物降解,可能導(dǎo)致體內(nèi)生物蓄積。

兩種精準(zhǔn)偶聯(lián)方法的主要流程.jpg

兩種精準(zhǔn)偶聯(lián)方法的主要流程:(a)定點原位生長方法;(b)固有無序聚多肽融合方法

基于高衛(wèi)平課題組在該領(lǐng)域近十年的研究積淀,在這篇綜述中,他們提出了“蛋白質(zhì)-高分子精準(zhǔn)偶聯(lián)”這一新興概念,用以描繪下一代蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的發(fā)展前景:即更可控、更高效和可定制化。在闡述這一概念時,文章著重介紹了兩種常用的方法,即定點原位生長(SIG)和固有無序多肽融合(IPF),從科學(xué)原理出發(fā),對其發(fā)展歷史、制備路徑和具體應(yīng)用等方面進(jìn)行歸納和總結(jié),并且就兩者之間的優(yōu)勢和差異進(jìn)行了橫向和縱向的比較和探討。最后,文章還進(jìn)一步討論了這一新興概念所面臨的挑戰(zhàn),并且指出未來的廣闊前景和發(fā)展方向。

高衛(wèi)平為本文的通訊作者,博士后劉欣宇為第一作者。相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點項目和中國博士后科學(xué)基金的資助。

高衛(wèi)平,現(xiàn)任北京大學(xué)跨學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程系研究員、博士生導(dǎo)師。主要研究方向是生物材料與生物偶聯(lián)物,目前研究重點是蛋白質(zhì)-高分子偶聯(lián)物的設(shè)計合成及生物醫(yī)藥應(yīng)用。作為第一或通訊作者在PNAS、JACS、AngewandteChemie、Advanced Materials、Advanced Science、Nano Letters、Biomaterials等國際知名期刊上發(fā)表論文30余篇,多項研究成果被Nature、SciBX、Sci. China Mater.、Genetic Engineering & Biotechnology News等學(xué)術(shù)期刊以及新聞媒體作為亮點報道;申請國內(nèi)外發(fā)明專利11項。


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