“肽伴侣”介导生物大分子透皮转运的生化及分子机理研究

阐明生物大分子透皮转运机制不仅能从全新角度研究皮肤的生理学过程，而且为生物大分子药物的透皮给药奠定重要的理论基础。传统的物理及化学透皮增强手段对生物大分子的透皮转运收效甚微。"肽伴侣"是我们首次应用体内噬菌体展现技术发现的能高效帮助胰岛素等生物大分子透皮的短肽（Nat Biotechnol 2006），近期尚未发表的结果显示"肽伴侣"与皮肤细胞及某些膜蛋白存在相互作用，透皮需要能量。本项目拟在此基础上深入探讨"肽伴侣"克服皮肤屏障的生化及分子机制，鉴定与"肽伴侣"相互作用的皮肤细胞类型，研究能量依赖性的生化及分子机理，揭示棕榈酰化及钠钾ATPase可能扮演的角色，阐明"肽伴侣"切断现象、意义以及其结构与功能的关系，并最终验证"肽伴侣"可能为第一个通过生物学作用"开启"皮肤屏障开关的促透皮分子，为皮肤生理学及透皮给药开辟一个全新的研究领域。

本课题旨在通过对“肽伴侣”TD-1介导多种大分子蛋白质药物透过完整皮肤屏障的现象研究，阐释TD-1介导蛋白质分子透皮的机理及此过程中涉及的关键生物学过程。利用该课题提供的经费，我们进行了下述四个方面的探索。第一，我们成功地构建并表达纯化了TD-1融合的EGF、IL-10、IL-1RA、bFGF以及IFN-2b等多种蛋白质药物。接着，我们证明了上述融合蛋白药物具有和单一组分药物相同的生理活性。利用体外透皮系统，我们系统地证明了TD-1融合的蛋白质药物具有较不融合TD-1的单一组分药物显著提高的透皮活性。第二，我们构建了第二代透皮增强型融合蛋白，通过生物学活性和透皮活性检测，证实了TD-1-EGF-TD-1具有与TD-1-EGF相似乃至更好的生物学活性，是极具潜力的新型透皮增强型融合蛋白。第三，我们在体外透皮的过程中，发现ATP具有特异性促进TD-1介导的蛋白质药物透皮的功能，各种能量抑制剂对于蛋白质药物透皮起到了抑制作用。第四，我们使用酵母双杂交、免疫共沉淀等手段，找到了与TD-1相互作用的蛋白是ATP酶的β亚基，并证明了其在TD-1介导的蛋白质药物透皮中的重要作用，初步揭示了ATP对TD-1介导的透皮促进作用可能是由ATP酶β亚基介导的。. 另一方面，我们开展了多种新型纳米材料诱导细胞自噬的效应、机理及应用研究。证实了稀土金属氧化物具有引起空泡化自噬的能力，纳米富勒烯及其衍生物可通过诱导自噬进而增强癌细胞对化疗药物的敏感性。而磁性材料氧化锰纳米晶体和镍-钴合金纳米材料分别可以通过诱导细胞自噬实现诊疗一体化以及磁靶向治疗癌症。此外，我们第一次提出了纳米二氧化钒可以诱导保护性自噬，揭示了纳米材料诱导保护性自噬的全新机理，最后，我们通过噬菌体筛选出了特异性结合上转化发光材料的多肽，并调节了纳米材料诱导细胞自噬的强度，为多肽改造纳米材料及纳米器件应用于癌症诊疗提供了新的思路。. 我们的上述各项工作在包括Nature Materials、Advanced Functionl Materials、Autophagy等高水平杂志上共发表了SCI论文14篇，另有6篇SCI论文修回或在投。此外，我们公开了3项国家发明专利，2项专利已授权，另有3篇发明专利在申请中。