聚乙二醇對細胞表面抗原修飾的研究進(jìn)展

國際檢驗醫學(xué)雜志2008年5月第29卷第5期IntJLab Md,May 2008.V0 29,Na.5●綜述●聚乙二醇對細胞表面抗原修飾的研究進(jìn)展陳靜靜李秀娟綜述卓孝福審校[摘要]近年來(lái) ,生物大分子的化學(xué)修飾研究迅速發(fā)展,其中聚乙二醇及其衍生物是具有許多優(yōu)良性質(zhì)的高分子化合物,應用最為廣泛?，F總結PEG及其衍生物的發(fā)展歷史,分析園內外對紅細胞、淋巴細胞、胰島細胞等細胞表面抗原修飾的研究現狀和發(fā)展動(dòng)態(tài),同時(shí)對這種修飾技術(shù)的研究前景進(jìn)行展望，并指出尚待解決的問(wèn)題。[關(guān)鍵詞]聚乙烯二醇類(lèi); 抗原,表面: 氨基酸特征結構; 免疫化學(xué)中團分類(lèi)號:R392.11文獻標識碼:A文章編號:1673-4130(2008)05-0426-0220世紀以來(lái),蛋白質(zhì)修飾方面的研究取得重大進(jìn)展,在生構.功能、抗原性和存活率。同時(shí),制備通用型RBC的提出,對化、醫藥和免疫等各領(lǐng)域均得到廣泛應用。聚乙二醇( polyeth-于需 反復輸血、稀有血型、特殊患者的急需用血等問(wèn)題具有重ylene glycol,PEG)及其衍生物是-類(lèi)兼性的高分子化合物,因要價(jià)值。其具有低毒性、良好的水溶性、良好的生物相容性和無(wú)免疫原用PEG及其街生物制備通用型RBC是否能完全遮蔽性[等優(yōu)良性能,被用于核酸、細胞因子[21、多糖及生物活性細RBC 抗原呢?美國學(xué)者Bradley 等(12在2001年發(fā)現mPEG修胞等的修飾?，F就近年來(lái)PEG及其衍生物對細胞表面抗原修飾的紅 細胞與自體或異源的ABO匹配的血清混合孵育時(shí),沒(méi)飾的研究進(jìn)展作- -綜述。有發(fā)生經(jīng)典和旁路補體活化途徑,細胞沒(méi)有溶解。當mPEG-RBCs與ABO不相匹配的血清混合時(shí),IgM結合增加,C3a產(chǎn)PEG及其衍生物修飾的發(fā)展歷史生增加,C3b和C9細胞膜沉積增加，RBC會(huì )發(fā)生溶解和破化學(xué)修飾是一種提高生物大分子和活性細胞的生物學(xué)性壞。2006 年Tan等0研究發(fā)現,所有mPEG-RBCs與ABO匹能的重要手段?；瘜W(xué)修飾劑種類(lèi)很多,有代表性的如肝素.乙配的患者 血清標本是相容的。他們認為mPEG可遮蔽RBC .二醛、葡聚糖、多聚唾液酸.PEG及其街生物等,其中PEG及除 ABO以外的抗原,這方面還有待研究和探索。其衍生物是最常用的化學(xué)修飾劑之一-.用不同端基.相對分子質(zhì)量大小和濃度不同的PEG對有關(guān)PEG及其街生物修飾的研究始于20世紀70年代，RBC 修飾有不同的效果。2002 年Bradley等"7) 使用了BTC-第1代PEG主要有甲氧基聚乙二醇(methoxypolyethyethylene mPEG 和SPA mPEG等來(lái)修飾RBC,研究發(fā)現PEG的濃度、glycol,mPEG)-三氟乙基磺酸酯(mPEG tesylte) .PEC-琥珀種類(lèi) 和分子大小對修飾的紅細胞有很大影響。BTC-mPEG 修酰亞胺琥珀酸酯( mPEG succinimidyl succinate, mPEG-SS)等，飾效果最好。2 mmol/L的BTC-mPEG(20X 10 )RBC在小鼠其特點(diǎn)是多為線(xiàn)性結合不穩定、增強免疫原性、生物活性低、體內有正常的活性。 mPEG相對分子質(zhì)量增大4倍(5X102 ~純度不高。第2代PEG較好地解決了第1代PEG存在的問(wèn)20X 10*),修飾效果更好。他們的研究說(shuō)明找尋-種更適合包題，主要有mPEG-苯丙三唑碳酸鹽(mPEG benrizole car-被的 、性能更加優(yōu)良的PEG材料對RBC修飾有重大意義。bonate,mPEG-BTC)、mPEG-琥珀酰亞胺丙酸酸酯(mPEG目前,大量研究結果已顯示mPEG共價(jià)結合到人紅細胞propionie acid N sucininidsdl ester.mPEG- SPA)等,特點(diǎn)是結(human RBCs,hRBCs)的表面使得hRBC表面抗原免疫識別合穩定.生物活性純度、均-性顯著(zhù)提高,免疫原性降低,具有能力下降。 然而,hRBC供者的缺乏-直呈上升趨勢,導致hR-分支結構”.新- -代PEG及其衍生物只選擇性地與蛋白質(zhì)表BCs 稀少和昂貴,因此異種輸血的優(yōu)越性已逐漸表現出來(lái)。但面基團反應,顯著(zhù)提高了修飾反應的專(zhuān)一性,擴大了應用領(lǐng)域。 如何戰少 免疫排斥反應仍是急簡(jiǎn)解決的問(wèn)題。加拿大學(xué)者Doucet等[6對豬紅細胞( porcine red blood cell,pRBC)上的異PEG及其衍生物對紅細胞衰面抗原的修飾種抗原用mPEG進(jìn)行修飾來(lái)解決異種輸血中產(chǎn)生的pRBC常PEG及其衍生物是一種優(yōu)性高分子聚合物,巳被美國食會(huì )被人血清中的抗體迅速破壞問(wèn)題，發(fā)現mPEG適度降低了品藥品監督管理局(od and drug adminitration,FDA)批準為血凝素 的效價(jià),人免疫球蛋白M的結合與對照組相比下降了直接應用于人體的化學(xué)輔料”。PEG及其衍生物和紅細胞表61%,pRBC 的形態(tài)、結構、攜氧度正常。臨床交叉配血實(shí)驗顯面抗原決定簇共價(jià)結合，從面使血型抗原得到遮蔽，稱(chēng)為PEG示,RBC 與人血清有更高的相容性。2007 年Gundersen等閆及其衍生物對紅細胞表面抗原的修飾。其主要作用是降低用 SPA-mPEG包被牛紅細胞作為-種可能的血液替代品,目ABO和Rh等稀有抗原免疫反應的能力,降低免疫原性，保證的 是生要。實(shí)驗結果證實(shí)用安全輸血。SPA-m中國煤化工比,有相似的氧結合對于紅細胞(red blood cll,RBC)包被上PEG后其形態(tài)、度、氧:YHCNMHG為臨床輸血開(kāi)辟了新結構.功能是否會(huì )受到影響，一直以來(lái)是研究的熱點(diǎn)。將人、思路。鼠.羊RBC包被上mPEG,通過(guò)體內外實(shí)驗可觀(guān)察RBC的結總之,PBG及其銜生物修飾RBCs已成為免疫屏蔽細胞的主要研究方向。研究證明,mPFG RBCs有合適的體外活性,對臨床作者單位:50004福州,福建醫科大學(xué)醫技工程學(xué)院配血出現的問(wèn)題和制備通用型RBC是一種有效的解決辦法。國際檢驗醫學(xué)雜志2008年5月第29卷第5期ImJ Lab Med,May 208.V0L 29,No.5●427●PEG及其衍生物對淋巴細胞表面抗原的修飾飾劑呈現多種聚合度.選擇性不夠高,修飾后產(chǎn)物活性降低、不夠穩定,以及修飾劑包被的細胞表面抗原在人體內是否會(huì )重新PEG及其衍生物對淋巴細胞表面抗原的修飾是指通過(guò)對暴露、進(jìn)入人體后活性是否會(huì )降低等問(wèn)題都需要進(jìn)- -步研究.淋巴細胞表面抗原的屏蔽作用,減弱供者組織抗原性和免疫原參考文獻性,在細胞表面形成巨大的親水性外殼。它可阻止抗體等大分子物質(zhì)接近淋巴細胞表面,而對小分子物質(zhì)進(jìn)出細胞無(wú)影響，[1] Roberts M], Bentley MD, Harris JM. Chemistry for pepide and因而不會(huì )影響淋巴細胞的形態(tài)、結構及功能,使受者擁有完全.protein PEGylation [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2002, 54(4); 459-的而有活力的免疫系統'01。將mPEG修飾的RBC輸給一些476.需要長(cháng)期輸血但對某些次要血型敏感的患者可減少輸血反應，[2] Kim SH. Joe JH. Lce SH,“al. PEG cogugae VECF siR:而且在移植前對供者組織血管內皮細胞修飾可阻斷或減輕急NA for anti-angiogenic gene therapy [J].」Control Release,2006, 116(2); 123-129.性組織排斥反應。PEG及其街生物對淋巴細胞表面抗原的修[3] Talpaz M. Rakhit A, Ritweger K, et al. Phase I evaluation of a飾是目前對細胞修飾的另一熱門(mén)研究方向。40-kDa branched chain longacting pegylated IFN-alpha-2a with2003年美國學(xué)者Chen等[為了觀(guān)察無(wú)毒的mPEG對外and without cytarabine in patients with chronic myelogenous leu-來(lái)淋巴細胞修飾能否阻斷同種異體識別和移植物抗宿主病kemia [J]. Clin Cancer Res, 2005. 11(17); 6247-6255.(graf-versus host disease,CVHD),做了體內外實(shí)驗，證明了[4] Leach JK.Hinman A.0 Rer EA. Ivesigation of dorabiliy，mPEG對淋巴細胞的免疫屏蔽,使淋巴細胞處于特異性無(wú)應答viscosity, and aggregation of mPEG modified erythrocytes [J].狀態(tài),mPEG修飾后的供者淋巴細胞在體內的增殖被有效減Biomed Sei Instrum, 2002, 38; 33-338.弱。流式細胞儀檢測結果顯示,經(jīng)mPEG處理后,T細胞與抗[5] Bredley AJ. Test sT, Murad KL, e al. Interactions of lgM ABO原遞呈細胞表面黏附分子.信號分子、共刺激分子含量明顯降antibodies and complement with methoxy-PEG modified humanRBCs [J]. Transfusion, 2001, 41(10); 1 225-1 233.低,切斷了T細胞與抗原遞呈細胞之間相互識別和黏附。與PEG對RBC抗原修飾相似，用不同端基,不同相對分[6] TanY,QuY Xu H.erel. Dresed inmritin in mmatched blood transfusions by attachment ol methoxypolyethyl-子質(zhì)量.不同聚合物長(cháng)度的PEG對淋巴細胞修飾有不同的效ene glycol on human red blood cells and the efeet on D antigen果。2004-2006年間，也有不少?lài)鴥葘W(xué)者研究發(fā)現,用mPEG-[J]. Transfusion, 2006, 46(12): 2 122-2 127.BTC修飾淋巴細胞有更突出的優(yōu)良性能。它可阻斷人類(lèi)白細[7] Bradley A], Murad KL, Regan KL, et al. Biophysical conse-胞抗原和抗體介導的特異性免疫反應,降低淋巴細胞增殖,但quences of linker chemistry and polymer size on stealth erythro-對其形態(tài)、結構、遺傳物質(zhì)及壽命無(wú)明顯影響。2006 年美國學(xué)cytes: size does matter [J]. Biochim Biophys Acta. 2002,1 561者Chen等([2]認為聚合物長(cháng)度是免疫屏蔽細胞最關(guān)鍵因素。(2): 147-158.他們通過(guò)實(shí)驗證明mPEGBTC20X10*包被細胞最有效。[8] Doucet J, Gao ZH, MacLaren LA, et al. Modification of xenoan~用mPEG對細胞組織共價(jià)修飾不僅可以減輕免疫排斥反tigens on porcine erythrocytes for xenotransfusion [J]. Surgery,應,而且能提商機體對供者組織的耐受。mPEG介導的免疫屏2004， 135(2); 178-186.蔽作用機制是抗原識別能力下降、破壞細胞與細胞之間相互作[9] Gundersen sI, Palmer AP. Coniugation of mthoxplyethyleae用以及內源性抗體不能有效識別并結合外來(lái)抗原表位。因此，glycol to the surface of bovine red blood cells []. Biotechnol Bio-用mPEG對淋巴細胞表面抗原修飾.可以達到免疫逃避的目eng, 2007, 96(6): 1 199-1 210.的,從而避免GVHD和免疫性輸血不良反應的發(fā)生。這種修[10] Scott MD, Chen AM. Beyond the red cll; pegylation of otherblood cells and tissues [J]. Transfus Clin Biol, 2004, 11(1); 40~飾作用具有廣闊前景。PEG及其衍生物對其他細胞表面抗原的修飾[11] Chen AM, Scott MD. Immunocamouflage: prevention of transfursion-induced graft- versus-host disease via polymer grafting of do-胰島移植可用于糖尿病的細胞治療,安全可靠,簡(jiǎn)單易行。nor cells [J]. J Biomned Mater Res A, 2003, 67(2): 626-636.但因強烈移植排斥反應,限制了其應用。用PEG及其衍生物[12] Chen AM, Scott MD. Comparative analysis of polymer and linker包被胰島細胞("],可降低免疫排斥反應，且不影響細胞對血糖chemistries on the fficacy of immunocamouflage of murine leuko-反應和胰島素分泌,也不影響細胞生存能力。此外,PEG 及其cytes [J]. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol, 2006,衍生物修飾內皮細胞、神經(jīng)細胞等組織細胞的研究,在克服移34(3): 305-322.植免疫排斥反應方面也成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn).[13] Lee DY, Park sI, Nam JH, etal. A new strategy toward impro-ving immunoprotection in cell therapy for diabetes mellitus: long-結論及展望functioning PECGylated islets in vivo [J]. Tissue Eng, 2006. 12(3): 615-623.PEG及其衍生物對細胞修飾形成免疫屏蔽機制在于用無(wú)[14] Lee GK, Mabeshri N, Kaspar B. et al. PEG conjugation moder-免疫原性的分子在細胞膜表面形成一層屏障,擋住蛋白質(zhì)分子ately protects adeno associated viral vectors against antibody neu-表面抗原決定簇[1],米陽(yáng)止抗體和其他細胞對抗原位點(diǎn)的識別。PEG及其衍生物可自發(fā)地和細胞、組織表面結合,空間上中國煤化工92(1); 24-34.穩定細胞表面，而不和環(huán)境中的其他分子相互作用。PEG 及[15]munocamoullage of theHCN M H Gion [I]. Cell Mol Biol其街生物突出的保護性能歸功于它的低界面性能、構象上的親(Noisyle grand), 2004, 50(3); 209-215.水性和靈活的夸曲性等分子特性[5]。但PEG及其衍生物對細胞表面抗原的化學(xué)修飾在實(shí)際應用中仍然存在某些缺陷,如修(收稿日期200-06-18)