以四肽为配基的仿生层析方法与蛋白质药物的分离纯化

The biomimetic chromatography method based on the tetra-peptide as ligands will be studied in detail, which is applied to separate and purify the protein drugs from complex systems. As the first step, the molecular docking and molecular dynamics simulation was used to understand the molecular interaction between tetra-peptide and proteins for screening initially the tetra-peptide as the ligands, including amino acids kinds and sequences and for designing ligand in the chromatography medium. Then the activation methods of blank chromatography medium particles and ligand coupling will be tested and optimized to obtain the high ligand density in chromatography medium. It will further to investigate the medium properties, including three-dimensional structure of medium, surface structure of medium, static adsorption behaviors, and dynamic adsorption etc.. Finally, the prepared novel biomimetic chromatography medium will be used to separate and purify the protein drugs, including antibody, human serum albumin, lactoferrin etc. from the cell culture broth, blood or milk. These works will provide the whole method from ligand design to separation application.

研究以四肽为配基的仿生层析方法，并将其用于蛋白质药物的分离纯化，首先通过分子对接和分子动力学模拟的手段分析四肽配基与蛋白质分子的相互作用关系，包括氨基酸种类和排序，作为四肽配基筛选和配基设计的主要参考数据；研究层析基质的活化和四肽偶联方法，将初选的四肽配基偶联到层析基质上成为层析介质，并且优化偶联方法，确保有较高的配基密度，研究含有四肽的仿生层析介质的性能，包括介质的空间结构、介质的表面结构、静态吸附性能，动态吸附性能，最后把其用于报告抗体、人血清白蛋白、乳铁蛋白等蛋白质药物的分离纯化，形成完整的从介质设计到蛋白质分离的研究路线。

抗体药物是目前世界被最为关注也是发展最快的生物医药领域，而对药物的纯度要求非常高，因此抗体的分离纯化受到高度关注。但是目前在抗体分离中除了ProteinA亲和层析是规定和常用的分离手段以外，缺少其它有效的分离纯化方法。本项目研制的四肽仿生层析就是在分析ProteinA亲和作用力基础上发展起来的一种行之有效的方法，以简单的四肽分子作为配基，以替代大分子ProteinA，在作用关系和功能上都起到仿生作用，实现高效分离抗体的目的。.通过4年的研究，对四肽仿生层析进行了深入的研究，从四肽的设计到四肽层析的实际应用，建立了一套比较完整的筛选、制备、性能测试和评价、机理探讨和实际应用的技术路线，主要体现在：形成了一套筛选四肽作为抗体分离配基的办法，建立了由480个四肽构成的配基库，建立了分子动力学模拟分析四肽和蛋白质相互作用机理的方法，形成了连接四肽为配基制备仿生四肽介质的方法，优化了制备条件，制备了20多个的以四肽为配基的新介质，包括不同的配基和不同的配基密度，研究了新型四肽仿生介质的静态和动态吸附蛋白质和抗体的性能，研究了葡聚糖和PEI两种空间臂连接四肽的方法并制备了相应的介质，研究了这些接枝聚合物的静态和动态吸附性能，进行了与不接枝的介质的性能比较，开展了新介质分离模拟体系和实际体系的实验，得到了很好的结果。很多内容都是国际上首次开展，创新性明显。.在项目执行期间，在期刊上发表了24篇学术论文，其中20篇被SCI收录，4篇被EI收录，获得了中国授权发明专利6项。同时培养了一批人才，有3位博士后出站，4位学生获得博士学位，12位学生获得硕士学位。