开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、研究背景、目的及意义
近年来,随着蛋白质工程和分子生物学的发展,已经出现了一类小分子不可比拟的新的具有生物活性的蛋白类药物,其在数量和临床应用上都有了显著的增长[1]。与以往的小分子药物相比,蛋白类药物具有活性高、特异性强、毒性低、生物功能明确等特点,已成为生物医药产业的重要组成部分。尽管蛋白类药物在临床试验中显示出了良好的应用前景,但值得注意的是,目前几乎所有被批准用于临床治疗的蛋白类药物,其靶点只表达在细胞膜上而不是细胞质中,原因是蛋白类药物无法自发穿过细胞膜进入哺乳动物细胞[2]。因此,为了扩大蛋白类药物对胞内靶点(占基因组的40%以上)的应用范围[3],研究开发新型药物递送系统至关重要。
目前,为了将蛋白递送到细胞内,研究人员已经尝试开发了多种策略,如阳离子脂质体、聚合物[4]等,但脂质体制备方法可能会导致蛋白变性和失活且细胞毒性大等;另外,细胞穿透肽或蛋白转导域 [5]以及近年来新出现的一类蛋白载体,超电荷蛋白[6],也能将蛋白类药物递送到细胞内,但是也面临一些问题,包括递送效率低,内涵体逃逸差等。因此研究开发一个新型的能够高效递送药物且具有内涵体逃逸性质的递送系统,使蛋白类药物更好地应用于疾病的治疗和预防,对于生物医药的基础研究和应用具有重要意义。
本课题组前期构建的聚多肽PsTag是由数种人工设计的低免疫原性短肽非重复组合而成的聚多肽链。课题组已在此方向上发表论文并申请了相关专利(201510675827.7)。聚多肽由天然氨基酸构成,具有生物可降解性,没有抗原表位等优点。同时聚多肽具有无规卷曲的二级结构,有一个大的流体动力学体积[7]。另外重要的一个方面是,本课题组在PsTag的基础上,构建了一种靶向细胞核内的超电荷聚多肽(Supercharged Polypeptide,SCP)递送系统,其除了具有生物可降解性,没有抗原表位,可通过发酵大规模生产等优势外,最显著的是能够能有效地从溶酶体逃逸且高效地递送蛋白进入细胞核[8]。
因此,基于以上背景,我们期望开发一个新的定位于胞质的SCP递送系统,其能够高效地递送蛋白进入细胞,经内涵体逃逸之后,定位于胞质中并发挥其生物功能。本课题以20种天然氨基酸为基础,结合寡聚氨基酸技术、计算机辅助分子设计、生物化学与分子生物学技术等,拟构建并筛选出稳定表达的新的超电荷聚多肽。对超电荷聚多肽进行分离纯化条件的摸索,得到较高纯度的超电荷聚多肽,再对其进行细胞摄取效率的研究,期望得到一种能高效穿透细胞膜并能有效从溶酶体逃逸的超电荷聚多肽,为蛋白药物的胞内递送提供新思路。
二、课题研究的主要内容
1. 超电荷聚多肽的分子构建及筛选
1.1 构建10AA短肽基序文库;
1.2 以10AA为单元通过自连接反应筛选目标长度的超电荷聚多肽。
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