四川大學(xué)華西醫(yī)院衛(wèi)生健康委移植工程與移植免疫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盧曉風(fēng)研究員團(tuán)隊(duì)2016年4月在Journal of Controlled Release 發(fā)表論文“Fusion to an albumin-binding domain with a high affinity for albumin extends the circulatory half-life and enhances the in vivo antitumor effects of human TRAIL”（影響因子7.786）（長(zhǎng)按下方二維碼即可閱讀原文）。

人腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（human tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand, hTRAIL）主要表達(dá)于NK、細(xì)胞毒性T細(xì)胞等免疫細(xì)胞，具有重要的腫瘤免疫監(jiān)視功能。hTRAIL通過高表達(dá)于腫瘤細(xì)胞的死亡受體誘導(dǎo)其凋亡，而對(duì)表達(dá)保護(hù)性誘騙受體的正常細(xì)胞無明顯毒性。因此，工程化重組表達(dá)的hTRAIL是較為理想的抗腫瘤候選藥物。然而，臨床試驗(yàn)顯示hTRAIL體內(nèi)抗腫瘤效果與其體外超強(qiáng)的腫瘤細(xì)胞殺傷活性不匹配，重要原因在于其體內(nèi)半衰期過短（<1 h）。因此，開發(fā)易于制備、高效、安全的長(zhǎng)效化hTRAIL劑型具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)延長(zhǎng)蛋白類藥物半衰期的方法主要有聚乙二醇PEG修飾、白蛋白或IgG片段Fc的偶聯(lián)或融合表達(dá)等，技術(shù)難度大，產(chǎn)物均一性和穩(wěn)定性不佳。

白蛋白是血漿中最豐富的蛋白質(zhì)，人體內(nèi)半衰期長(zhǎng)達(dá)19天。若能讓hTRAIL與內(nèi)源性白蛋白結(jié)合，則有望延長(zhǎng)其半衰期，提高抗腫瘤效果。為此，研究人員通過生物信息學(xué)篩選，獲得了能夠與白蛋白結(jié)合的多肽結(jié)構(gòu)域ABD（albumin-binding domain），其對(duì)白蛋白具有較高的親和力（fM到nM級(jí)別）。研究人員設(shè)計(jì)將ABD與hTRAIL融合表達(dá)，構(gòu)建雙功能重組蛋白，通過ABD對(duì)白蛋白的結(jié)合實(shí)現(xiàn)hTRAIL的長(zhǎng)效化（圖1）。

圖1　研究設(shè)計(jì)示意圖

通過將ABD融合在hTRAIL的N末端和C末端，研究人員分別構(gòu)建并制備了重組蛋白ABD-hTRAIL和hTRAIL-ABD。通過分子篩、ELISA、表面等離子共振等技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)由于空間位阻效應(yīng)等因素影響，僅ABD-hTRAIL具有雙功能分子能力，即兼具結(jié)合白蛋白和死亡受體的能力。體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)及組織分布研究表明，ABD-hTRAIL較hTRAIL的半衰期提升了約40~50倍。不僅如此，由于半衰期的延長(zhǎng)，注射后24 h和48 h腫瘤組織中的ABD-hTRAIL的累積量至少為單獨(dú)hTRAIL的10倍。在循環(huán)腫瘤細(xì)胞模型中， ABD-hTRAIL顯示了更強(qiáng)的循環(huán)腫瘤細(xì)胞清除能力，抑制了其肺轉(zhuǎn)移，延長(zhǎng)了荷瘤小鼠的生存期。在皮下荷瘤模型中，ABD-hTRAIL更顯著地抑制了實(shí)體瘤的生長(zhǎng)（圖2）。

圖2　長(zhǎng)效化ABD-hTRAIL重組蛋白的體內(nèi)抗腫瘤效果

該研究利用白蛋白在體內(nèi)具有較長(zhǎng)半衰期的特性，將結(jié)合白蛋白的ABD結(jié)構(gòu)域與hTRAIL其融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)hTRAIL的體內(nèi)長(zhǎng)效化改造。該研究提供的方法，能夠大量制備長(zhǎng)效化hTRAIL，為推動(dòng)其臨床轉(zhuǎn)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為其它重組蛋白藥物的體內(nèi)長(zhǎng)效化提供了新的策略。

Kinam Park：本文被遴選為當(dāng)期封面故事。雜志主編Kinam Park撰文‘通過結(jié)合內(nèi)源性白蛋白增強(qiáng)hTRAIL抗腫瘤效果’（Enhanced antitumor effects of hTRAIL by binding to endogenous albumin）對(duì)本文進(jìn)行了評(píng)述。該評(píng)述認(rèn)為，在過去幾十年中，hTRAIL作為抗腫瘤候選藥物一直備受關(guān)注。臨床試驗(yàn)表明，hTRAIL具有良好的耐受性，但其體內(nèi)抗腫瘤效果與體外超強(qiáng)的細(xì)胞殺傷活性不匹配，重要原因之一是其體內(nèi)半衰期短。以往的研究集中通過融合或偶聯(lián)外源性物質(zhì)來延長(zhǎng)hTRAIL半衰期，過程復(fù)雜，產(chǎn)率低，成本高。白蛋白是人體血漿中最豐富的蛋白質(zhì)，半衰期長(zhǎng)達(dá)3周。本文通過融合小分子白蛋白結(jié)合域，賦予hTRAIL白蛋白結(jié)合能力，使其進(jìn)入血漿后即與內(nèi)源性白蛋白結(jié)合，進(jìn)而延長(zhǎng)半衰期，提高抗腫瘤效果。該研究提供了一種簡(jiǎn)單可行的，可以規(guī)模制備長(zhǎng)效hTRAIL的方法，有助于hTRAIL作為抗腫瘤藥物的臨床轉(zhuǎn)化。

評(píng)述詳情參見：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27064072

柯博文研究員：基于白蛋白的藥物控釋已成為提高藥物效果的重要手段。傳統(tǒng)的藥物遞送策略主要是將藥物與白蛋白直接融合或偶聯(lián)。這樣的方式不僅技術(shù)難度大，對(duì)反應(yīng)條件和工藝控制要求較高，而且由于生物大分子之間的相互作用，容易導(dǎo)致蛋白藥物受白蛋白影響而影響生物活性。此外作為血漿制品，引入外源性白蛋白可能具有一定的生物安全風(fēng)險(xiǎn)。該文作者巧妙地將白蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域ABD引入hTRAIL，從而實(shí)現(xiàn)了利用內(nèi)源性白蛋白而非外源白蛋白作為載體，延長(zhǎng)hTRAIL半衰期的目的。ABD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在白蛋白和藥物間形成緩沖結(jié)構(gòu)，減弱二者由于空間位阻效應(yīng)造成對(duì)藥物活性的影響和干擾。值得一提是，在研究中作者發(fā)現(xiàn)，ABD融合于hTRAIL的N末端能夠保持結(jié)合白蛋白的活性，而融合于C末端該功能幾乎喪失。這表明蛋白類藥物的改造具有相當(dāng)?shù)牟豢深A(yù)見性，因此基于蛋白質(zhì)藥物的高級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)十分必要。

Journal of Controlled Release是藥劑學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)雜志，主要關(guān)注藥物遞送的新策略和新途徑。通過分子改造緩釋蛋白類藥物在技術(shù)上極具挑戰(zhàn)性。一方面，能否大量制備是蛋白類藥物開發(fā)研究的前提和瓶頸。另一方面，蛋白質(zhì)功能基于其高級(jí)結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)制備和長(zhǎng)效化改造工程中容易失活，需要詳細(xì)摸索制備條件。此外，不同結(jié)構(gòu)域融合后要實(shí)現(xiàn)雙功能或多功能目標(biāo)往往難以預(yù)測(cè)。本研究在蛋白類藥物遞送理念方面具有明顯的創(chuàng)新性，選擇的hTRAIL備受關(guān)注的抗腫瘤候選藥物，分子改造成功，顯示了良好的示范作用。因此，該研究引起了編輯和審稿人的極大興趣。文章發(fā)表后即被雜志遴選為封面故事，并由主編撰文對(duì)其進(jìn)行介紹，在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了一定的影響。

本文編輯：劉雪梅

本文排版：陳紅梅　張洪雪