重组人血清白蛋白的研究进展--200908

。H SA 分子量较
大 , 在原核生物中表达量不高, 分泌效果不够理想, 许多研究者转而研究 H SA 在真核细胞中的表达。 3. 2 酵母表达系统 随着利用基因 重组表达 外源蛋 白质技术 的发 展 , 酵母作为单细胞低等生物, 它既具有与原核生物 相似的易于培养、 繁殖快、 便于基因 工程操作 等特 性 , 同时又具有真核生物的蛋白质翻译后加工的功 能 , 有适于真核生物基因产物正确折叠的细胞内环 境和糖基化加工系统 , 并能将外源蛋白质分泌到培 养液中 , 利于纯化 , 因此逐渐取代大肠杆菌生产外源 蛋白。在研究 rH SA 过程中, 人们利用了多种酵母 宿主细胞, 如酿酒酵母 ( S acchar omy ces cerevi si ae ) 、 克鲁维 氏 酵母 ( K l uy v eromy ces lact is ) 、 汉逊 酵 母 ( H ansenul a p ol y mor p ha ) 、 毕赤酵母 ( P ichi a p asto r is ) 等 。 在酿酒酵母中, 采用 5 种不同信号肽表达天然 H SA 基因 , 最高表达量为 55 m g/ L , 但在这个表达 体系中 rH SA 难以分泌到细胞外, 且大都形成受体 细胞结合型的表达产物 , 另外采用融合信号肽的表 达量也不高 , 为 30~ 88 m g/ L [ 11] 。在汉逊酵母表达 系统中, 利用天然 H SA 信号肽, rH SA 被分泌到细 胞外, 且具有正确的折叠构象, 但表达量也不高 。 在毕赤酵母表达系统中, 重组蛋白的分泌量高、 表达稳定, 且已基本掌握其生长规律及大规模高密
摘要
人血清白蛋白 ( H uman serum albumin, H SA ) 是现代医学中一种重要的临床生物制品 , 主要用于维持血
浆胶体渗透压及作为血浆容 量扩充剂 , 广泛应用于出血性 休克、 烧伤、 癌症、 白细胞增多 症、 白蛋白 过少症等。 H SA 主要靠收集人的血液分级过滤获得 , 有可能被病 毒、 致病蛋白粒子等污染。目前人们利用生物工程技术表 达重组人 血清白蛋白 ( Recombinant HSA , rH SA) , 其结构和功 能与血 浆来源 的血清 白蛋白 ( P lasma derived H SA , pdH SA ) 相似。预临床和临床试验已证明 r HSA 可安全地应用于多种疾病治疗。 关键词 重组人血清白蛋白 Q512. 1 功能 临床 A 文章编号 1001 5155( 2009) 04 0900 04 中图分类号 文献标识码
1
引
言
结构域 ( A 和 B) , 其中结构域 源及外源物质相结合
[ 1]
A 和 ! A 能够与内
。
血清白蛋白是脊椎动物血浆中含量最丰富, 且 极易纯化的蛋白质, 因而是血浆蛋白中研究最早、 最 清楚的组分。人血清白 蛋白 ( H uman serum albu m in, H SA) 由 585 个氨基酸组成 , 单链 , 非糖基化, 分子量为 67 kD, 相对于其它血浆蛋白质, 分子量较 小。 H SA 氨基酸全序列由三个序列相似的 结构域组成( 螺旋 、 和 !) , 每个结构域又包含两个亚
第 26 卷 第 4 期 2009 年 8 月
生物医学工程学杂志 Journal of Biomedical Engineering
Vol. 26 August
No. 4 2009
重组人血清白蛋白的研究进展*
满初日嘎
1
张英霞
2
综述
张
云
3
审校
1 ( 海南大学 农 学院 , 海口 570228) 2 ( 海南大学 海洋学院 热带生物资源教育部重点实验室 海南省热带水生生物技术重点实验室 , 海口 570228) 3 ( 中国科学院 昆明动物研究所 , 昆明 650223)
Progresses in Recombinant Human Serum Albumin
Manchu Riga1 Zhang Yingxia2 Zhang Yun3
1 ( T he Col le ge of L i f e S ci ence and A g ri cul tur e , H ai nan Univ er sit y , H ai kou 570228, Chi na) 2 ( K ey L abor atory of T rop ic B iol og ic al Re sour ces , M i ni st ry of Ed ucat ion, H ai nan K ey L a borat or y of T r op ic al H y dr obi ol og y T ech nol ogy , Oce an Col le ge , H ai nan Uni v ersi t y , H ai kou 570228, Chi na) 3 ( K unmi ng I nst it ut e of Zoolog y , T he Chi nese A cad emy of Sc ienc es, K u nming 650223, Chi na)
2
HSA 在临床中的应用
血清白蛋白是血液系统的重要组分, 具有结合、
运输内源性及外源性物质 , 维持血液胶体渗透压, 清 除自由基, 抑制血小板的功能 , 抗凝血, 及影响动脉 血管的渗透性等生理功能。 H SA 在现代医学中是 一种重要的wk.baidu.com床生物制品, 主要作为血浆容量扩充 剂广泛应用于出血性休克、 烧伤、 癌症、 红白细胞增 多症、 白蛋白过少症等。 2. 1 维持胶体渗透压 , 增加血容量
[ 9] [ 8]
质有代谢产物, 如脂肪酸、 色氨 酸、 激素、 神经 递质 等, 因此白蛋白具有转运这些化合物的功能, 可以做 为多种药物及内源性代谢物的转运分子。用于重症 病人的多种药物 , 如丙酮苄羟香豆素、 地高辛及硫喷 妥钠等与 H SA 结合使用, 可 以部分降低药 物的毒 性。有报道, 带有负电荷 的 H SA 能抑制人 免疫缺 + 陷病 毒 ( H IV ) 对 CD 4 淋 巴 细胞 的 攻 击, 可 作 为 [ 3] H IV 感染阻断剂 。许多治疗癌症的药物, 为降低 其对正常细胞的毒性, 也常以 H SA 为载体。 Wolf f 等[ 4] 研究发现, 抗叶酸氨喋呤与 H SA 共价结合后, 其毒性降低了一倍, 并表现出更强的抗肿瘤活性。 2. 4 具有某些酶的活性 在临床上 , 利用 H SA 的酯酶活性激活 一些药
[ 2]
加。但目前临床上使用的 H SA 主要靠收集人的血 液分级过滤获得。由于人血浆来源有限, 价格昂贵, 最主要的是有可能携带血液传染疾病 , 如肝炎、 H IV 等弊端 , 而重组人血清白蛋白 ( Recom binant H SA, r H SA) 具有不含动物源性、 人源性病毒以及其它物 质污染的特性, 因此国际上许多实验室及公司陆续 通过基因工程 手段研究开发 H SA, H SA 基因已被 引入细菌、 真菌、 植物及动物体中进行体外表达。目 前研究最多的是酵母表达系统, 其表达的 rH SA 已 进行临床试验。 3 . 1 原核表达系统 H SA 最初在大肠杆菌中 ( Escher ichi a. coli ) 表 达成功 。表达的重组蛋白为 H SA 前体 , 含有 585 个氨基酸及 24 个氨基酸的前导肽, 并在细胞内形成 包涵体。rH SA 在其中的表达量为细胞蛋白的 7% , 但由于 H SA 含有大量的二硫键, 使大肠杆菌表达的 蛋白难以正确折叠, 未得到有生物功能的重组蛋白。 随后用枯草杆菌为宿主菌进行 H SA 的表达 , 得到的 r H SA 不能穿过细胞壁, 但可将信号肽切除 , 且表达 量越高信号肽的切除率就越低
[ 12] [ 10]
物前体。如 H SA 在很短时间内 , 通过水解 olmesar t an m edoxo mil 成 olmesart an( 抗高血压药物) , 来激 活其活性 [ 5] 。 H SA 的烯 醇酶 活性 也用 于临 床[ 6] 。 其烯醇酶活性能将二氢睾酮由酮式转变成烯醇式, 但这一活性在恶性肿瘤细胞中很低。这是由于血清 白蛋白在恶性肿瘤细胞含量少, 并形成多聚体或与 其它蛋白质结合的缘故。结合血清白蛋白在细胞内 的浓度及其烯醇酶活性 , 为诱导恶性肿瘤向良性分 化提供可能性[ 7] 。
Abstract
Human ser um albumin ( HSA ) is an impor tant bio log ical pro duct in clinical pharmacy practice at pres
ent. It s main clinical use is in maintaining co llo id osmotic pr essure and increasing circulating plasma v olume so as to cure hemor rhag ic sho ck, burn, cancer , hypercyto sis, hypoalbuminosis, etc. H SA is iso lated by fr act ionating human plasma, w hich entails possible co ntamination by viruses o r prions. Recombinant human ser um albumin ( rH SA) has been successfully pro duced by biolog ical eng ineering . T he st ruct ur al and functio na l pr operties of r HSA are similar to tho se of plasma der ived human ser um albumin ( pdH SA ) . P reclinical and clinical t rials have confir med the safety and eff icacy of using this r HSA preparation in the t reatment of certain diseases. Key words Recombinant human ser um albumin ( rH SA) F unction Clinic
* 国家自然科学基金 资助项目 ( 30700128) ; 海南 省自然 科学基 金资助项目 ( 80623) 通讯作者。E mail: yingx iaz hang@ hotm ail. com
第4期
满初日嗄等。
重组人血清白蛋白的研究进展
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许多病理状态都导致血容量减少, 它是病人死 亡的主要原因。血容量的恢复可以有效地避免组织 缺血及由此导致的多器官损伤。 H SA 增加了血液 的胶体渗透压以阻止液流从血管内溢出到血管外, 从而增加血容量。高浓度血清白蛋白的渗透压还可 以减轻组织水肿。因 此维持血浆的 胶体渗透 压是 H SA 直接保护重症病人的机制之一。 2. 2 维持血清白蛋白的水平及蛋白质营养 健康人血液中 H SA 的含量为 35~ 50 g/ L , 主 要由肝脏合成。肝功能损伤、 营养不良、 肾脏排泻过 多以及恶病质等重症病人 常伴随 H SA 减少 , 因此 它也成为检测肝肾功能、 营养不良、 癌症晚期等严重 病症的一个非特异性的指标。研究表明, 血清白蛋 白含量过低, 急性病例的康复率也较低。重症病人 中, H SA 每减少 10 g/ L , 病人的死亡率升高 37% , 当其含量低于 2 g / L 时 , 死亡率接近 100% 。临床 上 H SA 作 为非治 疗性药 物广 泛用 于许 多重症 病 人, 以维持血液中 H SA 的含量 , 减少死亡率。 2. 3 作为转运分子 由于血清白蛋白能与许多化合物结合, 这些物