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干扰素是一类具有抗病毒、抗增殖和免疫调节作用的细胞因子。通过DNA重组技术生产的α干扰素已经广泛用于治疗病毒性疾病和恶性肿瘤,但由于在体内的半衰期太短,需频繁注射,其临床应用受到限制,而聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)修饰技术为解决这一问题提供了可能。
蛋白质分子上连接聚乙二醇可以增加有效粒径,降低肾清除率,进而延长它的半衰期。然而,目前用传统技术获得的长效干扰素产品存在着修饰产物不均一、活性低、副反应大等问题。
本研究在前期获得高活性、低副反应的集成干扰素突变体的基础上,进一步通过体外突变将一个游离半胱氨酸引入适当位置,使PEG可定点连接到干扰素分子上,从而获得修饰位点单一的结合物。
首先通过序列分析,确定半胱氨酸引入位点,利用定点突变技术,构建集成干扰素半胱氨酸突变体分子,重组蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中主要以包涵体形式表达,表达量占菌体总蛋白的30%,包涵体变复性处理后,经疏水、DEAE及S-100层析分离,目的蛋白纯度达95%以上。重组蛋白在适宜的条件下与马来酰亚胺PEG进行修饰反应,修饰产物经CM层析,分步洗脱后单修饰体纯度达98%,比活性高于5.0×106IU/ml。以上单修饰物经系统的质量研究及临床前初步药理毒理评价,PEG干扰素达到药用质量要求,大鼠体内半衰期延长11.7倍。
本研究为临床治疗提供了新的药物分子,也为蛋白质改造和PEG定点修饰提供新的方法和思路。通过此项技术建立起PEG修饰药物的技术平台,推动长效蛋白质药物的应用开发。