浙江大学药学院团队提出活体细胞表面蛋白修饰新策略

发布时间: 2023-11-10 15:36:40 浏览次数 : 547 来源:浙江大学

自身免疫性疾病是由于人体自身免疫系统攻击正常细胞引起异常免疫状态，最终导致组织损伤或器官功能障碍的一类炎症性疾病。有效抑制免疫炎症反应对于自身免疫性疾病治疗至关重要。细胞程序性死亡-配体1(PD-L1)，可以通过结合PD-1受体抑制T细胞的活性，缓解免疫反应，近年来在自身免疫疾病治疗方面展现出广泛的应用前景。因此，提高PD-L1在特定组织/细胞表面的工程化表达可以传导抑制性信号，调节组织浸润T细胞的活性及防止自身免疫攻击，重塑免疫系统平衡。目前细胞表面工程化表达特异性蛋白的方式主要包括基因工程、化学反应修饰和物理作用膜嵌入等。其中，借助基因工程在细胞表面上表达蛋白操作复杂，且易受细胞内复杂环境的干扰。而借助细胞膜表面活性官能团如氨基和巯基等通过化学反应的方式在细胞表面上修饰蛋白，易对细胞活性产生影响，且选择性较差。近年来，基于非天然糖代谢标记结合生物正交催化成功实现了在细胞表面上高效修饰蛋白，然而由于细胞代谢和分裂等生命活动，导致蛋白的保留时间有限，进而影响进一步应用。而通过物理作用膜嵌入的方式，在细胞表面上修饰蛋白同样面临选择性差的难题。如何实现长效且特异性强的细胞表面蛋白修饰对于相关技术的临床应用有着重要意义。

鉴于此，浙江大学药学院、金华研究院、先进药物递释系统全国重点实验室团队开发了一种“双锚定式”细胞表面工程化策略，结合点击化学和物理插膜技术，通过延长免疫检查点抑制剂蛋白PD-L1在目标细胞如胰岛β细胞和软骨细胞膜表面保留时长，抑制T细胞活性，在动物模型中验证了该策略可有效缓解自身免疫性疾病如I型糖尿病和类风湿性关节炎的发病率和症状，相关结果近期发表在《自然》子刊Nature Communications上。论文第一作者是浙江大学药学院博士后王慎强，通讯作者为浙江大学俞计成研究员、王金强研究员和顾臻教授。

该策略首先通过活性氧响应性纳米制剂将含有叠氮基团的非天然糖(Ac4ManNAz)递送至目标组织/细胞处，利用代谢糖工程技术在细胞表面修饰叠氮基团。随后，将二苯并环辛炔(DBCO)和1,2-二硬脂酰基-sn-丙三基-3-磷脂酰乙醇胺(DSPE)-聚乙二醇(PEG)共修饰的PD-L1输注体内，利用点击化学实现对目标细胞的快速特异性标记，同时所修饰的磷脂长链也能利用疏水作用嵌入细胞膜中，克服了现有技术无法同时兼顾特异性和长效性的限制。在实现细胞特异性标记的前提下，显著延长了蛋白在细胞膜表面的滞留时间，从而实现了对细胞特异性且长效的标记。

图1 “双锚定式”策略延长PD-L1在细胞表面保留时间用于自身免疫性糖尿病和类风湿性关节炎治疗

该策略通过减少白细胞浸润、抑制炎症因子表达、增加局部调节性T细胞群体，以调节免疫稳态平衡并增强抗炎反应。体内实验结果表明，在非肥胖糖尿病小鼠NOD模型中，通过延长PD-L1在胰岛β细胞表面修饰时间，可显著降低糖尿病发病率。此外，在类风湿性关节炎模型中，进一步验证了该治疗策略能有效缓解炎症反应，减少关节软骨损伤。

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