浙大顾臻教授、南工姜天玥/何冰芳教授 PNAS：研发安全长效抗血栓蛋白药物
浙大顾臻教授、南工姜天玥/何冰芳教授 PNAS：研发安全长效抗血栓蛋白药物
近日，浙江大学药学院、先进药物递释系统全国重点实验室顾臻教授，联合南京工业大学药学院姜天玥教授/何冰芳教授研究团队，合作开发了一种安全、高效的水蛭素融合蛋白用于长效抗血栓治疗，并在多种动物模型上验证了相关疗效。该项研究以"In situ formed depot of elastin-like polypeptide-hirudin fusion protein for long-acting antithrombotic therapy"为题，发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。
血栓是心脑血管疾病的重要致病因素。临床上抗凝药物作为核心预防手段之一，能够有效防止血栓形成和复发。水蛭素是迄今为止发现的最强的天然凝血酶抑制剂，能与凝血酶特异性结合以防止血栓形成。不同于肝素，水蛭素对血小板作用弱，不会引发肝素诱导的血小板减少症等不良反应。然而，水蛭素存在体内半衰期短、生物利用度低等缺陷，在临床使用中须频繁注射以实现长期抗凝效果，患者依从性差。
研究团队基于类弹性蛋白多肽具有低温可溶、高温凝聚的特性，利用基因工程技术整合重组水蛭素（hirudin variant, HV）、类弹性蛋白多肽（elastin-like peptide, ELP）和酶响应性模块，定制了一系列水蛭素-类弹性蛋白多肽融合蛋白，具有滞留时间可调控和精准释药的特点。融合蛋白在给药部位形成原位储库，经缓慢扩散进入血液循环。该融合蛋白在循环中无抗凝活性，当到达血栓形成部位，可“感受”体内凝血因子Xa浓度升高响应性释放水蛭素，精准调控释药量，发挥水蛭素的抗血栓作用同时大幅降低出血风险。该研究为血栓栓塞类疾病的预防和治疗提供了新策略。
原位储库型水蛭素融合蛋白用于安全长效抗血栓治疗的示意图
在融合蛋白的制备过程中，采用Ffu标签表达元件，实现目标蛋白在宿主菌株中的高效分泌表达。设计了一系列具有不同模块序列与组合方式的融合蛋白。研究中发现排列次序对水蛭素的生物活性有显著影响，利用水蛭素N端修饰其活性被屏蔽的特点，引入响应性四肽模序，构建具有前药特性的融合蛋白ELP-Fr-HV，可特异性响应凝血因子Xa，恢复抗凝活性。同时，通过调整类弹性蛋白多肽的重复单元数量，可以精准控制其相变温度和在体内的滞留时间。体内滞留和药动学研究结果表明融合蛋白ELP120-Fr-HV达到了长效平台期。在多种血栓栓塞动物模型中，皮下注射一针ELP120-Fr-HV，可在三天内高效抑制血栓形成，并显著降低水蛭素的出血副作用，提高用药安全性。