长效干扰素.docx

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长效干扰素

长·效·干·扰·素

王照1，2，3，王铁峰2，4，王铁成2，魏玉荣2，黄耕2，5，赵永坤2，5，王承宇2，5，杨松涛2，5，李忠义2，5，高玉伟2，5，夏咸柱2，5

【期刊名称】中国兽医杂志

【年（卷）,期】2013（049）001

【总页数】3

干扰素（Interferon，IFN）具有抗病毒、抗细胞增殖、免疫调节等极具医疗价值的功能，已经广泛应用于肝炎、多发性硬化症、结核病、布鲁菌病等病毒或细菌病。

然而由于IFN在动物体内半衰期仅2～3h，不能完全发挥功效，所以基于研究开发长效IFN的临床需要，研究者们应用多种思维和方法展开工作，主要分为化学修饰法、物理修饰法和生物学修饰法。

目前，这些方法都取得了一定的进展。

本文综述了长效IFN的研究现状，并做出展望，以期对长效IFN的深入研究提供帮助。

1化学修饰法

化学修饰法可以延长IFN半衰期、提高其生物学活性。

目前主要采用聚乙二醇（PEG）化学修饰法，及在此基础上进行的改造。

PEG是环氧乙烷聚合物，经FDA批准可用于药品、食品、化妆品的生产。

PEG通过共价修饰，增加蛋白质颗粒直径，并对一些不利于蛋白功能长效发挥的表面基团进行覆盖，在降低药代动力学的同时提高了药效动力学。

目前，已经有多种PEG修饰的生物药品获批准上市，尤其是在肝炎、结核病的防治工作中，常有将PEG－IFN与其他辅助性药物共同应用的报道。

研究者发现，不同分子量大小的PEG在修饰IFN时会得到不同的效果，Bansal［1］和Basu［2］的试验都证明了大分子量PEG修饰要优于小分子量PEG修饰；Chang［3］用一种叫dock－and－lock的新方法将PEG定点结合于IFN二聚体的两个特殊蛋白酶结合位点，形成稳定的三聚体，延长了半衰期。

dock－and－lock方法是PEG修饰法的一种改进，近两年在其他医药蛋白研究中也有所应用，可能取代单纯的PEG修饰IFN，成为一种新的生物医药化学修饰法。

虽然PEG修饰法原理简单，效果理想，但是成本较高，尤其在动物临床应用中，考虑到经济效益，更是不利于大量推广使用，所以该方法目前还主要应用于人医临床。

2物理修饰法

物理修饰法主要是将IFN蛋白嵌于各种微囊、晶体框架等结构内，防止IFN被快速消化降解，达到长期稳定发挥药效的目的。

这种方法除注射途径给药以外，还可应用于口服、外用IFN制剂的研发。

目前，不断尝试新材料、新形式的物理修饰方法已成为IFN研究方向之一。

Li［4］将牦牛的IFN用固体脂质纳米粒包裹，体外抗病毒药效持续长达16d，这种缓释技术可用于其他动物生物医药的研发；Foldvari［5］研发了一种双相囊泡毫微颗粒，利用该颗粒的三维立体结构可以穿透皮肤角质层的细胞间隙，直接将药物蛋白送入循环系统，该技术可能给IFN等医用蛋白药物的应用提供新途径；Jiang［6－7］利用悬滴扩散法，辅以金属离子制备IFN蛋白晶质体，药效持续超48h，IFN蛋白的生物活性利用率提高了近1．7倍，该方法不需要各种微囊等外源物质，其他功能性蛋白也可以用该方法进行修饰。

物理修饰法中还有研究者进行了靶向性试验，Giri［8］用经过乳化的多孔层玻璃珠毫微颗粒装载IFN，同时在颗粒上吸附了有靶向作用的阳离子聚合物，使其靶向性和疗效增加了3倍；Jansen［9］将IFN置于唇腭裂手术的人工胶原支架里，缓释IFN的同时，还提高了药效发挥效率及靶向性，为需要植入附加器材的临床治疗提供了一个新思路。

可见运用物理方法修饰IFN的研究中增加其靶向性将会成为新的研究热点，但也要注意到新药品的使用成本可能会偏高。

由近年的报道来看，长效IFN的物理修饰研究正向着具备多重优点的IFN医用制剂方面发展。

这需要医学和其他领域研究人员的共同努力，加大跨领域的合作研究，相信一定会取得更好的成果。

3生物学修饰方法

生物学修饰法因其易于优化改进，成本和操作方面优于化学和物理修饰法，所以目前它是长效IFN研究最为深入的方法。

生物学修饰法主要有融合蛋白、基因重组、糖基化3种形式。

3．1融合蛋白IFN融合蛋白的研发，最初是基于融合蛋白颗粒的空间位阻大，可以降低消化酶的降解作用，减慢机体的排泄滤除速度，从而延长IFN体内半衰期，而目前IFN融合蛋白也开始同时注重靶向性、功能多样性的研究。

血清白蛋白（SerumAlbumin，SA）融合蛋白技术近年来又取得了新的进展。

Nelson［10］证明了融合蛋白HSA－IFN在成本低于PEG－IFN的前提下，完全可以取代现有的PEG－IFN。

Miyakawa［11］制备鼠IFN－MSA融合蛋白，使鼠IFN效果至少提高3倍。

这是继人血清蛋白与IFN融合后，首次对动物血清白蛋白与动物IFN进行融合研究，表明这种人医中成功的长效IFN融合蛋白方案也可应用于动物长效IFN的医药开发，为人畜共患病的防治工作带来新的有利工具。

还有研究者用PEG对融合蛋白再修饰，半衰期较融合蛋白延长了12～15倍［12］，这个试验首次将多种技术结合共同开发长效IFN，为进一步研发新型长效IFN开辟了新的思路。

除了血清白蛋白，还有研究将IFN与其他功能性蛋白相融合，制备长效多效IFN。

如Vallee［13］报道IFN与免疫球蛋白Fc片段的融合蛋白IFN－Fc；Fioravanti［14］将IFN与载脂蛋白融合，帮助蛋白穿透血脑屏障；Li［15］表达IFN与抗菌肽CM4融合蛋白，使IFN融合蛋白具有了直接抗细菌、真菌的作用；Kim［16］将人IFN－α1的C末端融合联入酸性标签α－核突触蛋白，提高了IFN保存和运输过程中的稳定性；Walker［17］将抗血清白蛋白抗体结合域与IFN组成融合蛋白，延长IFN半衰期。

同时，在多效长效IFN研究工作中，靶向融合蛋白也是目前研究的一个热点。

Bansal［18］将IFN与具有靶向作用的小肽相连，减少了IFN与非靶向细胞的结合，降低了IFN引发的副作用；同年，Cai［19］制备的半乳糖－人血清白蛋白－IFN融合蛋白和Fioravanti［20］制备的IFN－载脂蛋白AⅠ融合蛋白也具有靶向作用。

靶向融合蛋白半衰期长，副作用小，治疗效果好，但该方法也可能缩减了IFN的广谱性。

值得注意的是，这种靶向性IFN融合蛋白的研究性文章连续两期在《Hepatology》杂志上发表［18，20］，可见这种靶向性融合蛋白的研究工作是目前的一个热点，有深入研究的价值。

总体来说，IFN融合蛋白牺牲了部分药效动力学而提高了药代动力学，所以如何调整IFN融合蛋白的药效动力学与药代动力学之间的平衡点，最大限度的发挥融合蛋白的临床作用，也将会成为长效IFN研究的一个重要目标。

3．2基因重组通过基因重组方式直接改造IFN，最大限度的保留了IFN的天然生物学特性。

Huang［21］和Hou［22］分别对多组猪、鸡IFN－α序列进行分析，重新整合出了优化的猪、鸡重组IFN－α，他们的活性与半衰期都优于天然IFN。

这种活性的提高可能与受体结合位点的氨基酸的改变或IFN结构的微观变化有关，在动物与人类IFN中都可以应用。

同时，在定点突变技术方面，Yamamoto［23］对人IFN－α上的3个受体结合位点置换突变，改变了其凝集能力和生物学活性，Zhao［24］将HSA－IFN－α2b中白蛋白亚基的第34位的半胱氨酸突变成丝氨酸，进一步延长了蛋白体内半衰期。

基因重组方法将来的研究趋势是寻找发现更多的可用于突变重组的氨基酸位点，甚至突破IFN蛋白空间构象的限制，制备出更高活性的长效IFN。

3．3糖基化糖基化修饰也可以延长IFN的半衰期，Ceaglio［25－26］在IFN的4个位点引入糖基化后，IFN的半衰期延长了25倍，其生物学特性也有所提高，甚至优于FDA已经批准的佩乐能。

但是，糖基化修饰也存在着增加IFN免疫原性，易引发中和抗体反应的不足，需要进一步的研究和探索。

4展望

近年来长效IFN研究方面取得了长足的进展，尤其是2009年以来，越来越多的报道体现出多种方法相结合，多种学科相结合的理念，表明未来的长效IFN的研制将向着多元化、跨学科的方向发展。

今后，在研究长效IFN的过程中，可将思路进一步拓宽，在其他各种药剂、细胞因子、蛋白及营养物质的保护技术和促吸收技术中寻找可能引以参考并应用于长效IFN开发的相关技术，例如营养学中的惰性蛋白抗消化研究、针对呼吸系统的雾化吸入给药法等。

另外，IFN在使用中有很大的种间差异性，利用长效IFN的优化改良的理念，可能在种间广谱IFN研究方面也会有所突破，为长效IFN的研究建立新的方向。

参考文献：

［1］BansalR，PostE，ProostJH，etal．PEGylationimprovespharmacokineticprofile，liveruptakeandefficacyofInterferongammainliverfibrosis［J］．JControlRelease，2011，154（3）：

233－240．

［2］BasuA，YangK，WangM，etal．Structure－functionengineeringofinterferon－beta－1bforimprovingstability，solubility，potency，immunogenicity，andpharmacokineticpropertiesbysite－selectivemono－PEGylation［J］．BioconjugChem，2006，17（3）：

618－630．

［3］ChangCH，RossiEA，CardilloTM，etal．AnewmethodtoproducemonoPEGylateddimericcytokinesshownwithhumaninterferon－alpha2b［J］．BioconjugChem，2009，20（10）：

1899－1907．

［4］LiS，ZhaoB，WangF，etal．Yakinterferon－alphaloadedsolidlipidnanoparticlesforcontrolledrelease［J］．ResVetSci，2010，88

（1）：

148－153．

［5］FoldvariM，BadeaL，etal．Topicaldeliveryofinterferonalphabybiphasicvesicles：

evidenceforanovelnanopathwayacrossthestratumcorneum［J］．MolPharm，2010，7（3）：

751－762．

［6］JiangY，ShiK，WangS，etal．Amorphologicalscreeningofproteincrystalsforinterferondeliverybymetalion－chelatetechnology［J］．DrugDevIndPharm，2010，36（12）：

1389－1397．

［7］JiangY，ShiK，XiaD，etal．Proteinspherulitesforsustainedreleaseofinterferon：

preparation，characterizationandinvivoevaluation［J］．JPharmSci，2011，100（5）：

1913－1922．

［8］GiriN，TomarP，KarwasaraVS，etal．TargetednovelsurfacemodifiednanoparticlesforinterferondeliveryforthetreatmentofhepatitisB［J］．ActaBiochimBiophysSin（Shanghai），2011，43（11）：

877－883．

［9］JansenRGTH，vanKuppevelt，DaamenWF，etal．Interferon－gamma－loadedcollagenscaffoldsreducemyofibroblastnumbersinratpalatalmucosa［J］．EurJOrthod，2011，33

（1）：

1－8．

［10］NelsonDR，BenhamouY，ChuangWL，etal．AlbinterferonAlfa－2bwasnotinferiortopegylatedinterferon－alphainarandomizedtrialofpatientswithchronichepatitisCvirusgenotype2or3［J］．Gastroenterology，2010，139（4）：

1267－1276．

［11］MiyakawaN，NishikawaM，TakahashiY，etal．Prolongedcirculationhalf－lifeofinterferongammaactivitybygenedeliveryofinterferongamma－serumalbuminfusionproteininmice［J］．JPharmSci，2011，100（6）：

2350－2357．

［12］CaiY，ZhangZ，FanK，etal．Pharmacokinetics，tissuedistribution，excretion，andantiviralactivityofpegylatedrecombinanthumanconsensusinterferon－alphavariantinmonkeys，ratsandguineapigs［J］．RegulPept，2012，173（1－3）：

74－81．

［13］ValleeS，RakheS，ReidyT，etal．PulmonaryadministrationofinterferonBeta－1a－fcfusionproteininnon－humanprimatesusinganimmunoglobulintransportpathway［J］．JInterferonCytokineRes，2012，32（4）：

178－184．

［14］FioravantiJ，Medina－EcheverzJ，ArdaizN，etal．ThefusionproteinofIFN－alphaandapolipoproteinA－Icrossesthebloodbrainbarrierbyasaturabletransportmechanism［J］．JImmunol，2012，188（8）：

3988－3992．

［15］LiNN，LiuP，ChenSL，etal．ConstructionandexpressionofanovelbioactiveIFN－alpha2b／CM4fusionproteininEscherichiacoli［J］．MicrobiolRes，2010，165

（2）：

116－121．

［16］KimYM，LeeHJ，LeeJE，etal．Expressionofhumaninterferonalpha－1withenhancedstabilityviathetaggingsystemofastabilizingpeptide［J］．ProteinExprPurif，2009，63

（2）：

140－146．

［17］WalkerA，DunlevyG，RycroftD，etal．Anti－serumalbumindomainantibodiesinthedevelopmentofhighlypotent，efficaciousandlong－actinginterferon［J］．ProteinEngDesSel，2010，23（4）：

271－278．

［18］BansalR，PrakashJ，PostE，etal．Novelengineeredtargetedinterferon－gammablockshepaticfibrogenesisinmice［J］．Hepatology，2011，54

（2）：

586－596．

［19］CaiG，JiangM，ZhouY，etal．Generationofalivertargetingfusioninterferonanditsbioactivityanalysisinvitro［J］．Pharmazie，2011，66（10）：

761－765．

［20］FioravantiJ，GonzalezL，Medina－EcheverzJ，etal．AnchoringinterferonalphatoapolipoproteinA－Ireduceshematologicaltoxicitywhileenhancingimmunostimulatoryproperties［J］．Hepatology，2011，53（6）：

1864－1873．

［21］HuangL，CaoRB，WangN，etal．Thedesignandrecombinantproteinexpressionofaconsensusporcineinterferon：

Co－PoIFN－alpha［J］．Cytokine，2012，57

（1）：

37－45．

［22］HouF，LiuK，ShenT，etal．AntiviralactivityofrChIFN－alphaagainstvesicularstomatitisvirusandNewcastlediseasevirus：

anovelrecombinantchickeninterferon－alphashowedhighantiviralactivity［J］．ResVetSci，2011，91（3）：

e73－79．

［23］YamamotoK，TaniaiM，TorigoeK，etal．Creationofinterferon－alpha8mutantswithaminoacidsubstitutionsagainstinterferon－alphareceptor－2bindingsitesusingphagedisplaysystemandevaluationoftheirbiologicproperties［J］．JInterferonCytokineRes，2009，29（3）：

161－170．

［24］ZhaoHL，XueC，WangY，etal．Eliminationofthefreesulfhydrylgroupinthehumanserumalbumin（HSA）moietyofhumaninterferon－alpha2bandHSAfusionproteinincreasesitsstabilityagainstmechanicalandthermalstresses［J］．EurJPharmBiopharm，2009，72

（2）：

405－411．

［25］CeaglioN，EtcheverrigarayM，ConradtHS，etal．Highlyglycosylatedhumanalphainterferon：

Aninsightintoanewtherapeuticcandidate［J］．JBiotechnol，2010，146（1－2）：

74－83．

［26］CeaglioN，EtcheverrigarayM，KratjeR，etal．Novellong－lastinginterferonalphaderivativesdesignedbyglycoengineering［J］．Biochimie，2008，90（3）：

437－449．

基金项目：

国家科技支撑计划（2010BAD04B03）