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聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)修饰,即PEG化,是改善药用蛋白传递效果的一种有效方式,并且已被应用于许多药用蛋白的改造上。在本文中,对一种新的蛋白HIV-Tat-Survivin进行了PEG修饰研究,内容包括修饰条件的筛选、分离条件的筛选以及修饰后的体内外活性、稳定性等特性的研究。由于HIV-Tat-Survivin完全以包涵体的形式在大肠杆菌中表达,所以,我们首先对它的洗涤、复性和分离纯化方法进行了研究,以获得可供修饰的蛋白。
在包涵体的洗涤工艺研究中,通过一系列的筛选,我们确定了适宜的洗涤方法,包涵体的回收率达到20-25%,纯度在85%以上。
在复性研究中,对传统的透析复性方法进行了改良,建立了一种新的透析复性方法,复性率可达到60%以上,复性后的蛋白浓度也大幅度提高,可以达到0.5mg/ml以上,并且几乎没有二聚体。另外,与传统的分段透析复性法相比,本法所需的溶液种类明显减少,获得的复性蛋白中尿素残留极低。
经分离纯化后,得到了纯度大于95%的复性HIV-Tat-Survivin,MTT试验表明该蛋白具有较高的体外抗肿瘤活性,这说明复性是成功的。综合洗涤、溶解、复性、纯化各步骤来看,整体的回收率在7.0-11.0%。
在HIV-Tat-Survivin的PEG修饰研究中,经过对反应pH、投料摩尔比、反应时间和缓冲体系等的筛选,我们得到了合适的反应条件,单一修饰的PEG-HIV-Tat-Survivin的比例达到总蛋白的40%左右,而多修饰产物非常少,可以忽略,其余为未被修饰的HIV-Tat-Survivin。经分离纯化,我们获得了单一修饰的PEG-HIV-Tat-Survivin,分离过程的蛋白回收率在90%以上,分离到的未修饰蛋白活力保留率在90%左右,可以重新加以利用。采用TNBS法测定了PEG-HIV-Tat-Survivin的修饰度,结果为7.8%。
通过MTT试验,测定了PEG-HIV-Tat-Survivin的体外抗肿瘤活性,与未修饰的HIV-Tat-Survivin相比,它的体外活性保留了40%左右。同时,PEG-HIV-Tat-Survivin的稳定性得到了显著提高,它在酶解稳定性、热稳定性、冻融稳定性试验中的活性损失均低于5%,而HIV-Tat-Survivin的活性损失则达20-30%。在体内活性试验中,PEG-HIV-Tat-Survivin展示出比未修饰蛋白更好的体内抗肿瘤效果,PEG-HIV-Tat-Survivin组小鼠的平均存活天数为26.83,存活率为66.67%,生命延长率为28.64%;而HIV-Tat-Survivin组小鼠的平均存活天数为26.17,存活率为33.33%,生命延长率为25.44%。这说明PEG修饰可以增强HIV-Tat-Survivin的体内活性,即PEG修饰后的HIV-Tat-Survivin比修饰前有着更大的实际应用价值。
本论文的创新点可以概括为以下几方面:
1.建立了一种新的透析复性方法,该方法消除了复性时容易产生的二聚体,并大幅度提高了复性蛋白的浓度,获得了较高的复性率。同时,所需的溶液种类明显减少,获得的复性蛋白中尿素量残留极低。
2.对HIV-Tat-Survivin进行了PEG修饰,获得了较高比例的单一修饰产物,该产物活性保留率较高。同时,确定了PEG-HIV-Tat-Survivin的分离方法,蛋白回收率较高,回收后的未修饰蛋白活性保留了90%以上,可以重新加以利用。这些研究为PEG-HIV-Tat-Survivin的工业化生产奠定了基础。
3.对TNBS法测定修饰度的误差原因进行了分析,并提出了新观点。建立了一个新的检测PEG修饰蛋白修饰度的方法,此法比现有方法更简单、方便,适用于所有PEG类型,并且不消耗蛋白。发现了Lowry法测定PEG修饰蛋白时产生误差的原因及消除方法,并找到了它的替代方法。