[發明專利]一種金屬有機框架-超氧化物歧化酶組裝體、制備方法及其在制備治療帕金森藥物中的應用

在審

• 申請號: 201910215296.1
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109833468A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 李全順;李青;柏韶偉;邵新欣;劉勇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61K38/44
• 分類號: A61K38/44;A61K47/22;A61P25/16
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種金屬有機框架?超氧化物歧化酶組裝體、制備方法及其在制備治療帕金森藥物中的應用，屬于生物技術領域。本發明利用仿生礦化組裝策略將SOD酶分子固載到金屬?有機框架ZIF?8之中，SOD的氨基和ZIF?8的鋅離子之間形成配位鍵，從而實現以酶為基質構建金屬有機框架?SOD酶組裝體(SOD@ZIF?8)。本發明有效提升了SOD酶分子的溫度穩定性及pH耐受性；以該SOD@ZIF?8組裝體為治療藥物，在細胞水平上，能夠有效清除MPP⁺刺激所產生的活性氧，從而緩解活性氧所造成的細胞凋亡；在動物水平上，該組裝體靜脈給藥后能夠顯著緩解MPTP作用所構建的帕金森模型小鼠的運動能力障礙，提高腦黑質區域酪氨酸羥化酶的表達水平，具有良好的治療效果。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及基于仿生礦化技術構建的一種金屬有機框架-超氧化物歧化酶(SOD)組裝體、制備方法及其在制備治療帕金森藥物中的應用。

背景技術

帕金森是近年來備受關注的一類神經退行性疾病，其病理為腦黑質區域的多巴胺能神經元的退化，進一步導致運動機能障礙，臨床上表現為靜止性震顫、運動遲緩和肌強直。腦重量僅占體重的2％左右，但是卻消耗20％左右的代謝氧。由于神經元細胞產生的還原型谷胱甘肽不足，導致腦清除代謝產生的活性氧的能力有限。因此，神經元是最容易受到過量產生的活性氧以及抗氧化劑缺乏影響的細胞，也是對氧化損傷最敏感的細胞。研究發現，腦中過量產生的活性氧得不到及時清除，是導致帕金森疾病的一個重要原因。

超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)是1938年首次從牛紅血球中分離得到的，至今人們對SOD的研究已有七十多年的歷史。SOD是抗氧化酶家族的重要成員，是抗氧化系統的第一道防線，因此，SOD對于由過量產生的活性氧而造成的多種疾病具有顯著的抵抗或緩解作用。盡管SOD具有上述重要的作用，其體內治療仍存在諸多瓶頸：穩定性差、胃腸道吸收能力差、主動跨膜能力差等。酶組裝技術是解決上述問題的一條有效途徑，其能夠賦予酶分子良好的催化活力、穩定性、對環境的高度抗性及高效入胞能力。

金屬-有機框架材料(Metal-Organic Framework，MOF)是由無機金屬和有機配體通過配位鍵結合而成的一類多孔材料，具有孔徑可調節，表面積較大，功能多樣性等優良性能，在氣體儲存、分離純化、催化、生物醫學以及傳感等領域備受關注。同時，MOF也成為酶固定化研究的一種有效材料，以MOF為材料進行酶固定化的方式主要有吸附、共價偶聯、擴散及共沉淀。

仿生礦化技術起源于對生物礦物形成過程和機制的闡明，是利用共沉淀方式進行酶固定化的一種類型。2014年，Lyu等人(F.Lyu,Y.Zhang,R.N.Zare,J.Ge and Z.Liu,NanoLett.,2014,14,5761.)首次報道通過共沉淀的方式將蛋白分子固載到一類金屬-有機框架材料ZIF-8之中，之后細胞色素c、辣根過氧化物酶和酯酶等相繼被固載到ZIF-8之中。與其它酶固定化策略相比，仿生礦化技術具有如下優勢：作用條件更溫和，對酶構象和活性影響更小，生物相容性和穩定性更好。因此，采用仿生礦化的酶組裝策略能夠將分子量較大的酶固載到MOF材料中，并提升酶的催化性能，最終拓寬酶在生物催化及生物醫學工程等領域中的應用。

發明內容

本發明首次利用仿生礦化組裝策略將SOD酶分子固載到金屬-有機框架ZIF-8之中，仿生礦化原理為SOD的氨基和ZIF-8的鋅離子之間形成配位鍵，從而實現以酶為基質構建金屬有機框架-SOD酶組裝體(SOD@ZIF-8)。利用本發明所制備的SOD@ZIF-8為藥物，分別在細胞水平和動物水平上評價其對帕金森的治療效果(細胞水平上以1-甲基-4苯基-吡啶離子(MPP⁺)刺激人神經母瘤細胞(SHSY-5Y)為模型；動物水平上以1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)刺激C57BL/6J雄性小鼠為模型)。細胞方面，MPP⁺劑量為2～3mM，SOD@ZIF-8的含量為50-80μg/mL；動物方面，MPTP的劑量為35～50mg/kg/天，連續注射4～7天，SOD給藥劑量為2～5kU/kg。