[发明专利]一种降低免疫原和增强抗肿瘤功效的ASP-ELP及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医药技术领域，具体提供一种降低免疫原和增强抗肿瘤功效的ASP‑ELP及其制备方法与应用。本发明首次采用人工智能工具AlphaFold2将不同长度和构成的ELP与ASP融合，所设计的ASP‑ELPs与原药门冬酰胺酶ASP和长效门冬酰胺酶PEG‑ASP相比，具有多种优势。体内外的实验结果显示，ASP‑ELPs在酶活性保留率、储存稳定性、药物代谢动力学、免疫原性、生物安全性、抗癌疗效等方面均优于长效门冬酰胺酶。本发明不仅为基于人工智能辅助设计蛋白质‑高分子聚合物的药物研发提供新的设计方法，同时也说明了ASP‑ELPs是一种新的治疗血液恶性肿瘤有效疗法。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种降低免疫原和增强抗肿瘤功效的ASP-ELP及其制备方法与应用。

背景技术

门冬酰胺酶(Asparaginase,ASP)是一种能够选择性抑制血液系统恶性肿瘤细胞的细菌酶，尤其对小儿急性淋巴细胞白血病的疗效最好，能够显著提高血液恶性肿瘤的完全缓解率(CR)和治愈率。血液系统的肿瘤细胞大多不能自已合成生长必要的氨基酸门冬酰胺，必须依赖宿主供给，ASP可以通过催化分解肿瘤细胞生长所必需的门冬酰胺来选择性诱导肿瘤细胞凋亡。然而，由于ASP的免疫原性高、毒性强、半衰期短、稳定性差，通常需要多次大剂量给药才能达到足够的疗效，这就不可避免地诱发了严重的副作用，如超敏反应、胰腺炎、肝脂肪变性、肝硬化和凝血功能障碍等。

为了克服ASP的这些问题，人们把大肠杆菌来源的ASP与聚乙二醇及磷脂双分子层连接成为了脂质体门冬酰胺酶(PEG-ASP)。该药不但维持了门冬酰胺酶的生物活性，而且药物在到达肿瘤组织前保持脂质体形态，避免被蛋白质酶分解，使PEG-ASP的半衰期较ASP明显延长，成为长效门冬酰胺酶制剂。PEG-ASP(商品名为)于2006年被美国食品和药物管理局(FDA)批准为急性淋巴细胞白血病(ALL)的一线治疗方法，随后美国国家综合癌症网络肿瘤学临床实践指南(NCCN)2021版进一步推荐其取代ASP用于治疗小儿ALL。

然而，最近的研究发现，由于PEG在食品、化妆品和药品中的过度应用，人体中广泛存在着抗PEG抗体，这可能诱发加速血液清除(ABC)现象和严重的超敏反应，并降低其临床疗效。因此，研究人员试图用聚羧基甜菜碱(PCB)、谷氨酸和赖氨酸(EK)肽、P(CB-EG3Glu)或聚(L)-脯氨酸(PLP)代PEG与ASP偶联。然而，化学合成的固有缺点，包括复杂的合成过程、缺乏可重复性、产量低和成本高，使得这些ASP-高分子聚合物的临床转化极为困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种降低免疫原和增强抗肿瘤功效的ASP-ELP及其制备方法与应用。

第一方面，本发明提供一种长效缓释药物，所述长效缓释药物是由人工智能辅助设计得到；包括治疗剂和药物载体，所述治疗剂为蛋白类药物；所述药物载体为ELP；所述人工智能辅助设计是指：将蛋白质结构的物理和生物学知识，利用多序列比对，整合到AlphaFold2的深度学习算法中，所述AlphaFold2根据长效缓释药物的氨基酸序列预测出三维结构，最终确定长效缓释药物的组成。

本发明提供的长效缓释药物是由核心-外壳构成的同源四聚体复合物；其中，治疗剂形成四聚体核心，ELP链盘绕包裹所述四聚体核心，形成一个壳状结构。

本发明提供的长效缓释药物中，所述ELP的氨基酸序列由重复单元缬氨酸-脯氨酸-甘氨酸-X氨基酸-甘氨酸构成；所述X氨基酸是缬氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸或组氨酸中的一种或多种；

优选地，所述ELP的氨基酸序列由五肽重复单元缬氨酸-脯氨酸-甘氨酸-X氨基酸-甘氨酸构成；所述X氨基酸是缬氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸或组氨酸。

本发明提供的长效缓释药物中，ELP的五肽重复单元种类为缬氨酸-脯氨酸-甘氨酸-缬氨酸-甘氨酸；ELP重复的数目为30-150；

优选地，ELP重复的数目为60-120。