肠道降低尿酸的纳米蛋白胶囊的构筑

As intestine is of key importance in uric acid (UA) excretion, a new strategy was introduced in this proposal to eliminate serum uric acid (sUA) through UA imbalance between intestine and blood. Novel protein nanocapsule with uricase as core and chitosan as shell was designed and constructed to clear intestinal UA after oral administration, where uricase core was able to clear UA effectively and chitosan provided protection and extra affinity to intestine. Research effort focused on the morphology, stability, intestinal affinity, phamacoeffect and toxicity, in order to prove the effectiveness of the new strategy and explore a route for construction of oral administrated protein therapeutics. Furthermore, intestinal application instead of blood may help to reduce high immunogenic and safety concern for protein therapeutics. We believe this proposal is able to promote development of nano medicine and bring new insights into gout biology.

通过分析嘌呤代谢途径，结合肠道在尿酸代谢的重要作用，本项目首次提出利用纳米蛋白胶囊降低小肠尿酸、利用肠道/血液的尿素平衡间接降低血尿酸的治疗痛风新思路。在课题组原有蛋白质纳米胶囊的基础上，设计制备尿酸氧化酶为核、壳聚糖为壳的纳米蛋白胶囊：蛋白核心可高效清除尿素、壳聚糖壳层保护蛋白并增加与其肠道的粘附力。通过对纳米胶囊的形貌和稳定性的调控及研究，探索蛋白药物口服的实现途径；通过对比研究纳米胶囊的粘附性、肠道滞留时间和口服药效，重点讨论通过肠道治疗痛风的可行性。并在此基础上，研究纳米蛋白胶囊用于肠道的免疫原性和毒性，可以对比，尝试提出降低蛋白药物免疫原性新策略。上述工作是对纳米蛋白药物的系统研究，对于纳米药物的发展和新型痛风药物的开发均具有重要意义，目前国内外未见文献报道。

面对当前痛风发病率升高，可选择的治疗药物较少的现状。我们提出了通过肠道降低血尿酸的新思路，并通过一种新型蛋白胶囊的设计，实现对此思路的证明。本工作设计并合成了由尿酸氧化酶和壳聚糖组成的蛋白胶囊。在体外，此胶囊具有较稳定的酶催化活性，并将尿酸氧化酶的活性范围扩大到中性pH环境。由于壳聚糖的包裹和保护，该蛋白胶囊还能抵御蛋白水解酶的进攻。在体内环境，该蛋白胶囊可以粘附于小肠内壁，长时间滞留在小肠中，进行对尿酸的降解。因此，此种蛋白胶囊可用做口服的肠道型降尿酸蛋白药(intestinal gout drug, InGD)。口服后尿酸氧化酶可以迅速降低肠道内尿酸，通过肠道与血液间的物质交换，降低血液中的尿酸水平。壳聚糖壳层可以保护蛋白，避免pH变化和蛋白水解酶对蛋白的破坏，提高蛋白在肠道内的稳定性。同时，InGD因为有壳聚糖的外壳而对肠道具有额外的粘附性，可以在肠道内停留更长时间，从而获得更好的降尿酸效果。本课题的研究和研究成果，有利于为尿酸在肠道的代谢模式和原理提供更多研究基础和数据支撑，并有利于激发新型痛风药物的开发和设计。