聚乙二醇共价修饰药用蛋白质的分析方法实际应用研究

田学军

【摘 要】目的：分析聚乙二醇共价修饰药用蛋白质的分析方法，了解其生物意义。方法：本组主要对2011年7月至2013年7月期间聚乙二醇共价修饰药用蛋白质生物价值的研究资料作回顾分析。结果：液相色谱方法、电泳方法、分光光度法等较为常用，能够清楚地了解到聚乙二醇对蛋白质表面自由氨基的修复作用。结论：采用聚乙二醇共价修饰药用蛋白质，有利于降低使用药用蛋白治疗出现不良用药症状，提高临床疗效。

【关键词】聚乙二醇 液相色谱方法 电泳方法 分光光度法

聚乙二醇（polyethylene glycol ，PEG ）为高分子化合物，亲水性强、水动力体积大、无免疫原性，可通过对药用蛋白修饰作用促使药物水中溶解及生物分配特性变化、抑制酶解、促使空间屏障的产生，提升药物作用效果[1]。为了解PEG修饰药用蛋白的特点，本文对2011年7月至2013年7月期间聚乙二醇共价修饰药用蛋白质生物价值的研究资料作回顾分析，现报道如下。

1资料与方法

1.1临床资料

整理分析2011年7月至2013年7月期间聚乙二醇共价修饰药用蛋白质生物价值的研究资料。

1.2方法

结合近年来关于聚乙二醇共价修饰药用蛋白质生物价值的研究资料，对PEG共价修饰药用蛋白分析领域的液相色谱法、分光光度法及电泳法等特点及临床价值进行研究分析[2]。

1.3观察指标

观察不同修饰分析方法下的蛋白修饰度、特定位点修饰程度、偶联不同PEG数量的蛋白相对含量。

1.4临床价值评定

分析不同修饰分析方法难度及可操作性，以了解不同修饰分析方法的临床价值[3]。

1.5统计学分析

本次数据采用SPSS16.0软件对本研究的数据进行统计学的分析，计数资料的对比应用卡方检验，而计量资料的对比应用t检验，P<0.05时，差异具有统计学意义。

2结果

液相色谱方法、电泳方法、分光光度法为PEG共价修饰药用蛋白常见分析手段：

2.1 分光光度法应用

此种分析方法源于20世纪70年代中期，由于三硝基苯磺酸和存在于蛋白表层的赖氨酸反应所产生的三硝基苯衍生物可被有选择地吸收，从而可以计算出蛋白质有多少数量的自由氨基，PEG共价修饰药用蛋白会使自由氨基在蛋白表面分布量减少，利用三硝基苯磺酸与蛋白质的反应可了解诶PEG修饰蛋白效果。此种分析法多用于对PEG修饰蛋白平均修饰度的研究中较为广泛，但此种分析法操作中容易被没有发生反应的PEG分析造成干扰，因而准确性一般，近年来对三硝基苯磺酸反应的改善和甘氨酸对照方案的应用，不仅使得操作程序更简单便捷，分析准确度也明显改善[4]。

2.2 液相色谱法应用

有学者以分子尺寸排阻色谱将PEG所修饰白细胞介素-2分离处理，以测定得出不同分离峰的紫外折光系数、吸收值，并根据两个参数比值大小测算PEG所修饰的蛋白组分水力学半径、重量分数以及修饰度数据；也有学者采用C14反相高效液相色谱对修饰SOD以及没有修饰的SOD蛋白分离处理，或对PEG修饰的生长激素拮抗剂以离子交换色谱分析测定，各类色谱法分析过程中始终难以得到满意的分辨率，而且有较宽的谱带扩展，若分析样品内有PEG存在，就会直接对色谱特点造成干扰，减少色谱内球状蛋白表观分子含量，测定结果也有首影响。因而，液相色谱法分析难度受PEG存在与否决定，此种分析法制备分离力更佳，所以一直受到广泛应用。

2.3 电泳法应用

对分子量不同的PEG修饰的药用蛋白以SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离处理和分析观察效果满意，此种分析法会因修饰的蛋白考马斯亮兰染色效果变化而存在不足，临床研究一直致力于纠正这一缺陷，近年来的一些临床工作者在电泳处理后对存在于蛋白表层的一些聚乙二醇予以碘化钡染液处理、以考马斯亮蓝染色，此法PEG水力学半径相对大而使蛋白物质电泳迁移较慢、分离不彻底，因而最终所得表观分子量有偏差。另有研究采用电聚焦电泳法予以分析，此种分析法分辨率不足。近年来盛行的毛细管电泳得到了满意的生物大分子分析效果，在PEG修饰蛋白定量分析、定性分析领域效果均良好，有学者以改性剂使正电荷存在于毛细管柱之内，电渗流方向发生改变；另有学者以大分子量的聚氧乙烯动态涂柱毛细管电泳发对蛋白修饰度进行分析，可分离出不同偶联SOD蛋白峰，对其定量分析所得结果十分精准。多数资料表示，近年来得到推广的线形聚丙烯酰胺静态涂柱毛细管电泳法分析药用血红蛋白修饰效果良好。

3讨论

PEG共价修饰蛋白质的研究在近几十年来很多，这是由于PEG修饰的一些药用蛋白性质会发生有利改变，从而受到更好的临床治疗效果。例如，PEG共价修饰的药用蛋白进入机体后血药半衰期得到延长、异源蛋白引发的免疫排斥反应发生率更低、蛋白在人体内有更高的溶解度、蛋白天然活性得到很好的保持[5]。20世纪90年代初期，以PEG修饰的药用蛋白PEG-腺苷脱氨酶首次经美国药品与食品管理局批准上市，真正投入到临床治疗中，对严重儿童免疫系统缺陷病治疗效果满意。之后，Cetus、Enzon等全球知名药品生产商陆续推进PEG修饰药用蛋白技术的进展。经过多年的临床研究、实践应用，越来越多的PEG应用于医学临床药用蛋白共价修饰中，常见的产物有白细胞介素-2（IL-2）、牛血清白蛋白（BSA）、牛超氧化物歧化酶（SOD）、人粒细胞集落刺激因子（GM-CSF）等。

PEG种类较多，研究中常用的为一种一端封闭的单甲氧基聚乙醇5000分子，使用此种物质选择性对单边质分子中赖氨酸侧链的氨基结构进行修饰，PEG末端醇羟基没有活泼的化学性质，因而需要与N-羟基琥珀酰亚胺及三氯均氰等物质反应以达到活化的目的，经反应的PEG与蛋白表面N末端氨基更易发生共价结合而形成性质稳定的尿烷键、酰胺键。但是，常用以对蛋白质进行修饰的PEG分子有特殊的分子量分布特点，有国外相关研究提出，MPEC5000分子量是5000±250道尔顿，可见，即便一类蛋白质分子中有相同数量的PEG，也不一定有同样的分子量。而且，药用蛋白表面通常有较多的可修饰氨基位点，不同的氨基残疾与PEG分子相结合就会形成多种复杂的修饰蛋白空间结构。PEG和药用蛋白修饰结合生成的是混合物，即便以同等修饰度的蛋白分子与PEG结合，也难以避免因多种修饰位点的影响而出现修饰结果的多态性。正是因为这种复杂的、难以掌握的多态性的出现，给临床上准确分析PEG修饰药用蛋白的准确度造成了困难。

采用聚乙二醇共价修饰药用蛋白质，有利于降低使用药用蛋白治疗出现不良用药症状，提高临床疗效。当前临床高度认可PEG修饰药用蛋白临床价值，认为此种技术可同时缩短疾病治疗时间、提升临床疗效。PEG修饰技术发展至今，已有十余种相关蛋白药物在临床得到应用和推广，由于PEG修饰蛋白技术及分析方法尚不成熟，临床上还有很多相关药物因未得到满意的修饰效果而不能投入使用，临床工作者应加大PEG修饰蛋白技术的研究与开发，充分使用液相色谱方法、电泳方法、分光光度法等PEG修饰药用蛋白分析手段，促进多点随机修饰技术逐渐向更加成熟的定点修饰方向发展、从相对复杂的操作模式向集成化的现代化操作方向改进，进一步改善药用蛋白生物活性，并同时降低技术成本，真正实现其临床价值[6]。

【参考文献】

[1]肖锡峰，江小群，周雷激等.聚乙二醇表面改性抑制蛋白质非特异性吸附[J].分析化学，2013，41（3）：445-453.

[2]沈涛，阮杨，丁铃等.聚乙二醇-过氧化氢酶在小鼠心肌肥厚和损伤中的保护作用[J].中国心血管杂志，2013，18（2）：111-115.

[3]张永国.蛋白质的PEG修饰[J].海峡药学，2013，25（1）：14-18.

[4]路娟，刘清飞，罗国安等.药物的聚乙二醇修饰研究进展[J].有机化学，2009，29（8）：1167-1174.

[5]董红霞，童玥，钱晓暐等.聚乙二醇化蛋白质多肽类药物定点修饰策略[J].药学与临床研究，2013，21（4）：360-365.

[6]杨旭，贡济宇.蛋白多肽类药物聚乙二醇化修饰研究进展[J].中国当代医药，2012，19（31）：16-17，20.endprint