[發(fā)明專利]一種用于精準(zhǔn)調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的重組仿生多肽納米材料及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211611314.6
• 申請(qǐng)日: 2022-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN115873132A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚遠(yuǎn);馬紅茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心
• 主分類號(hào): C07K19/00
• 分類號(hào): C07K19/00;A61K38/16;A61P35/00
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 沈金龍

本發(fā)明公開了一種用于精準(zhǔn)調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的重組仿生多肽納米材料及其應(yīng)用，涉及生物工程領(lǐng)域。本發(fā)明制備的一種能夠自組裝成納米纖維的重組仿生多肽，自組裝成重組仿生多肽材料，其能夠特異性激活巨噬細(xì)胞，使其發(fā)生M1型極化，并且極化的巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞具有殺傷作用，因此有望應(yīng)用于腫瘤免疫治療。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于精準(zhǔn)調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的重組仿生多肽納米材料及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

巨噬細(xì)胞是腫瘤免疫治療的雙刃劍。巨噬細(xì)胞在免疫和腫瘤治療中表現(xiàn)為促炎和抗炎表型，促炎型巨噬細(xì)胞稱為M1型，通過分泌趨化因子IL6、TNFα等抑制腫瘤生長(zhǎng)并促進(jìn)癌癥治療；而抗炎型巨噬細(xì)胞稱為M2型，分泌抗炎型細(xì)胞因子，在腫瘤微環(huán)境中促進(jìn)其生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移。最近，生物材料作為局部生態(tài)位免疫調(diào)節(jié)劑的出現(xiàn)促進(jìn)了通過定制的機(jī)械，化學(xué)和免疫反應(yīng)特性與宿主相互作用的納米材料的設(shè)計(jì)。因此，激活所需的巨噬細(xì)胞表型對(duì)于在腫瘤治療中獲得更積極的作用至關(guān)重要。

據(jù)報(bào)道，不同的納米材料作為免疫調(diào)節(jié)劑具有顯著的作用。金屬納米顆粒，如Au，Ag，Co，ZnO，TiO₂增強(qiáng)巨噬細(xì)胞極化，在不同細(xì)胞類型如RAW264.7和J774.A1中顯示出細(xì)胞因子IL-6，IL-1β和TNFα表達(dá)水平的升高，即促進(jìn)巨噬細(xì)胞從M0到M1過渡的作用。此外，SiO₂、費(fèi)魯莫羥醇納米顆粒和GO納米片的誘導(dǎo)也觀察到了M0到M1的表型轉(zhuǎn)變。然而，具有Ca和Sr表面涂層的無機(jī)納米顆粒Ti促進(jìn)J774.A1細(xì)胞M0至M2極化表型，伴隨Arg1、MR、CD163的表達(dá)變化；hGM-PMMA30納米顆粒通過包合素和卡維啉依賴性途徑內(nèi)吞，觸發(fā)M2極化和M1至M2切換。相比之下，有機(jī)納米材料如糖基物質(zhì)、SPION、HA-PEI聚合物和海藻酸鹽基納米球增加了THPl衍生的M2巨噬細(xì)胞和J774.A1細(xì)胞從M1到M2的轉(zhuǎn)變。

然而，不同的金屬納米顆粒對(duì)M0至M1巨噬細(xì)胞活化表現(xiàn)出不同的作用，但在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中仍面臨金屬毒性、生物相容性低、細(xì)胞代謝消融障礙、免疫調(diào)節(jié)劑窗口窄等挑戰(zhàn)。Ag納米顆粒表現(xiàn)出大小依賴性細(xì)胞毒性，改變細(xì)胞抗氧化劑的水平并阻止細(xì)胞周期，從而降低成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的活力和分化。ZnO納米顆粒降低細(xì)胞活力，誘導(dǎo)ER應(yīng)激，細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期改變。這些導(dǎo)致基因毒性，包括人類神經(jīng)元細(xì)胞中的微核形成，γH2AX磷酸化和DNA損傷。TiO₂納米顆粒暴露于大鼠中，通過誘導(dǎo)一氧化氮合酶的上調(diào)誘導(dǎo)新生兒海馬神經(jīng)元凋亡，該合成酶在氧化應(yīng)激和炎癥中起重要作用。所以，有必要設(shè)計(jì)和合成一類新的基于納米顆粒的免疫調(diào)節(jié)劑來克服短缺。

蛋白質(zhì)或多肽被認(rèn)為是納米顆粒制備的理想材料，因?yàn)檫@些天然分子具有生物相容性、可生物降解和可代謝性。疫苗支架、納米材料等基于新型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)最新進(jìn)展正在擴(kuò)大多肽的生物官能度和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。此外，AlphaFold2、RoseTTAFold、trRosetta、t-Fold等基于機(jī)器智能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)計(jì)算越來越多地支持從頭設(shè)計(jì)。通過利用許多高分辨率的從頭蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些工具現(xiàn)在已經(jīng)通過從氨基酸序列預(yù)測(cè)3D結(jié)構(gòu)來確定，并促進(jìn)基于蛋白質(zhì)的基于蛋白質(zhì)的納米材料設(shè)計(jì)。由于最近納米調(diào)節(jié)劑在局部生態(tài)位方面的進(jìn)展對(duì)基于多肽的納米材料的報(bào)道非常有限，本研究旨在設(shè)計(jì)和合成一種具有可編程自組裝模式的多肽基納米材料，該納米材料可以在腫瘤治療中精確地重置巨噬細(xì)胞免疫反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

申請(qǐng)人基于蜘蛛絲蛋白設(shè)計(jì)并制造了一種定制的自組裝蛋白，可以精確地重置巨噬細(xì)胞免疫反應(yīng)。結(jié)合計(jì)算研究，通過納米表征實(shí)驗(yàn)揭示了從單體到多體基納米纖維的自組裝機(jī)理。該物質(zhì)能將腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞免疫應(yīng)答精確極化為M1表型，M1表型一般被認(rèn)為是殺傷腫瘤巨噬細(xì)胞，主要是抗腫瘤和免疫促進(jìn)，在腫瘤治療中達(dá)到更積極的作用。該研究提供了一種創(chuàng)新的基于多肽的納米材料，其應(yīng)有可能推進(jìn)癌癥免疫治療的應(yīng)用。