[发明专利]包载精氨酸脱亚胺酶纳米反应器的构建

说明书

本发明涉及包载精氨酸脱亚胺酶纳米反应器的构建，其有效成分别为一种光交联两亲性聚合物和精氨酸脱亚胺酶，该酶纳米反应器采用以下方法制成：采用pH诱导可光交联的羧甲基壳聚糖钠盐胶束转化成纳米囊，实现温和条件下封装精氨酸脱亚胺酶；通过紫外光光辐射交联，快速锁定纳米囊构造，获得稳定高活性的包载精氨酸脱亚胺酶纳米反应器。本发明制得的精氨酸脱亚胺酶纳米反应器集自组装与载酶于一体，制备方法简单，并且对精氨酸代谢显示高活性，在癌症治疗等领域有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及酶纳米反应器，特别是一种包载ADI纳米反应器的构建。

背景技术

最近，以肿瘤代谢为基础治疗某些恶性肿瘤的方法已成为人们关注的焦点。采用代谢酶降解或剥夺肿瘤存活所必须的氨基酸即所谓的氨基酸剥夺疗法，已经用于治疗急性淋巴细胞白血病。精氨酸是成年人体内一种非必需的氨基酸，它源于瓜氨酸通过两种关键酶催化转化合成。这两种酶分别是精氨基琥珀酸合成酶(argininosuccinate synthetase1，ASS1)和精氨基琥珀酸裂解酶(argininosuccin-ate lyase，ASL)，其中ASS1又是合成过程中的一个关键限速酶。由于缺乏ASS1，一些恶性细胞必须使用外源精氨酸，以满足其生长和增殖的需要。

通过静脉注射精氨酸代谢酶来降解体循环中的精氨酸，可以切断肿瘤细胞从血液中摄取精氨酸，从而抑制肿瘤的生长和增殖。目前，可用于精氨酸降解或剥夺的酶包括两种类型：一种是来源于人体的精氨酸酶-1(Arg-1)，另一种是来源于细菌的ADI。Arg-1可将精氨酸转化为鸟氨酸和尿素，但由于它对精氨酸的亲和力弱(Km＝45mM)，并且其最适pH>9，不适宜在生理条件下使用，因而其用途受到限制。ADI能催化精氨酸转化为瓜氨酸和氨，具有高活性。在正常细胞内，由于ASS1表达正常，代谢生成的瓜氨酸可以经过再循环重新生成精氨酸，而肿瘤细胞由于缺乏ASS1不能完成此循环。因此，采用ADI剥夺精氨酸对正常人细胞没有什么影响，但对快速增殖的肿瘤细胞来说影响很大，因而成为靶向治疗恶性肿瘤的一种新途径。

尽管ADI具有优于Arg-1的一些好处，但其临床应用仍然有限，因为在体循环中它具有高免疫原性和短循环半衰期(大约5.0小时)。PEG修饰可以延长其血液循环寿命并降低其免疫原性，但其活性也显著降低，例如来自支原菌的ADI，其PEG化仅保留了原始酶活性的57％。解决此问题一个更有效的策略是将其包封在合适的载体中。

酶纳米反应器(enzyme nanoreactor)是一类具有仿生细胞结构及酶代谢功能的纳米囊反应系统。由于囊膜的半透性，封装在囊内的活性酶不能扩散出来，而酶的底物和代谢产物可以跨膜扩散。这种特性对保护酶在体内不受生理环境的影响，维持酶的高活性非常有利。目前，用于构建酶纳米反应器的载体主要有三种。脂质体(liposomes)、聚质体(polymersomes，一种由两亲性嵌段共聚物组装成的类似于脂质体结构的双分子层纳米囊)和基于层层自组装的纳米凝胶囊。前两种载体由于它们具有类似于细胞膜的双分子层结构，因而常被用作酶纳米反应器。但前者由于稳定差，包囊的酶容易从内部泄露到外部；后者虽然具有较高稳定性、能避免酶的泄露，但其双层膜中疏水链段形成的疏水层较厚，不利于亲水性小分子(如酶的底物及产物)自由透过，在用作酶纳米反应器时需要在其膜(或壳)中插入通道蛋白。相对于脂质体和聚质体，基于层层自组装的酶反应器可以通过选择不同的聚电解质种类或者控制交替吸附层数来调节囊膜的半透性，但该方法的一个最大缺点是聚电解质的交替吸附和纯化过程耗时长，制备效率低，而且最后去除模板也可能影响到酶的活性。