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人成纤维细胞生长因子-10(Human fibroblast growth factor-10;KGF-2;又称为角化细胞生长因子-2(Keratinocyte Growth Factor-2))系成纤维细胞生长因子家族的重要成员,它是来源于胚胎上皮细胞的一种碱性蛋白,由208个氨基酸残基组成,主要在间充质细胞合成,通过与上皮细胞细胞膜上的受体作用,特异性促进上皮细胞的增殖、分化和迁移。KGF-2在新生或成年间质成纤维细胞系、成年人的肾、胃肠道脏器等均有表达。KGF-2的作用主要表现为抗肝肺组织纤维化、促进创伤性组织损伤、慢性组织损伤(糖尿病患者的持续性损伤)以及静脉溃疡(包括肠胃的慢性溃疡)的修复和愈合等,具有广泛的应用前景,但是,长期的研究及临床实践表明KGF-2与其它蛋白质药物一样,也存在体内稳定性差、生物半衰期短、易发生免疫应答反应等缺陷,从而也大大限制了临床应用。
为了提高KGF-2的稳定性、延长半衰期,本文使用目前应用较多的专门针对N末端氨基修饰的PEG-20KD丁醛修饰制剂,采用正交实验考察了不同温度、反应时间、缓冲溶液(PBS)pH值及修饰制剂和蛋白质物质量之比四个因素对修饰结果的影响。并对修饰产物的分离制备、活性、稳定性、免疫反应性和免疫原性、药动学特点作了较为系统的研究,结果如下:
1)以PEG20kd与rhKGF-2在摩尔比为9:1,温度为25℃,pH为6.0,时间为15h反应条件下修饰率最高,将反应产物进行SDS-PAGE电泳,经凝胶扫描和HPLC分析,修饰率最高达到31.63%:
2)将反应物采用肝素亲和层析,采用梯度洗脱来进行分离纯化,SDS-PAGE电泳结果显示,0.6mol/L NaCl+20mmol/LPBS的洗脱峰即为PEG-rhKGF-2,采用反相高效液相色谱(C18柱)分析纯化得到的PEG-rhKGF-2的,其纯度超过99%:
3)用细胞增殖实验检测修饰产物的活性,结果表明PEG-rhKGF-2有更著的促NRK52E细胞增殖作用,并且在一定的浓度范围内促进作用与剂量成正相关;
4)稳定性结果检测表明,修饰产物在大鼠血清中热稳定性明显高于修饰前的rhKGF-2,同时PEG-rhKGF-2比rhKGF-2抗胰蛋白酶水解能力明显增加;
5)修饰产物的体内药代动力学研究表明,rhKGF-2经PEG化学修饰后,体内半衰期(t1/2)提高了将近6倍,由2.6 min提高到15.5 min;
6)修饰产物的体内免疫原性检测表明,rhKGF-2经化学修饰后,体内免疫原性明显降低。
与此同时,本课题还用同样的修饰方法对成纤维细胞生长因子家族的另一重要成员人酸性成纤维细胞生长因子(Human fibroblast growth factor-1;FGF-1;也叫aFGF,)进行了相同的研究,也取得了积极的结果。
总之,本文的研究结论为改善和提高生长因子及其他蛋白药物的生物学性能提供了有效的理论和实验手段,具有较为重要的理论和现实意义。