近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部生物分離與界面分子機(jī)制研究組（1824組）卿光焱研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種超精準(zhǔn)內(nèi)毒素分離材料。該團(tuán)隊(duì)通過“量體裁衣”的材料設(shè)計(jì)理念，提出了一種基于噬菌體展示篩選和血液相容性肽基聚合物設(shè)計(jì)的策略，實(shí)現(xiàn)了在血液中對(duì)特定內(nèi)毒素的原位、快速、精準(zhǔn)清除。
膿毒癥是ICU高發(fā)病率、高死亡率、高治療成本的危重病癥，每年造成全球超1100萬患者死亡�；趦�(nèi)毒素清除的血液凈化策略，在膿毒癥治療中具有重要臨床意義。然而，內(nèi)毒素的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、血液成分的復(fù)雜性以及內(nèi)毒素在血液中的低豐度，導(dǎo)致血液中的特異性內(nèi)毒素清除極具挑戰(zhàn)。針對(duì)當(dāng)前血液凈化材料特異性不足所導(dǎo)致的內(nèi)毒素清除效率低、活性藥物在血液凈化過程中大量流失等問題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了超精準(zhǔn)內(nèi)毒素分離材料的研發(fā)策略。
在本工作中，團(tuán)隊(duì)以大腸桿菌內(nèi)毒素為模型，通過噬菌體表面展示迭代親和篩選和內(nèi)毒素解毒活性篩選，發(fā)現(xiàn)了一種對(duì)靶標(biāo)內(nèi)毒素具有高親和力、高特異性和高解毒活性的內(nèi)毒素親和肽(HWKAVNWLKPWT)。該多肽不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)毒素與其他血液成分的精確區(qū)分，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定種類內(nèi)毒素分子的精準(zhǔn)識(shí)別與清除。由此設(shè)計(jì)的肽基聚合物[poly(PEGMEA-co-PEP-1)]可以將膿毒癥家兔血液中的內(nèi)毒素水平從2.63±0.01降低到0.78±0.05 EU/mL (清除率> 70%)，顯著緩解內(nèi)毒素引起的多器官損傷和膿毒癥預(yù)后。
該項(xiàng)工作為超精準(zhǔn)內(nèi)毒素分離材料的開發(fā)提供了一個(gè)通用范例，有望通過打造一個(gè)內(nèi)毒素系列分子全覆蓋的高選擇性吸附材料庫，全面提升血液凈化材料對(duì)內(nèi)毒素的清除選擇性，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定內(nèi)毒素分子的精準(zhǔn)識(shí)別與清除。此外，這種自上而下的配體篩選策略也適用于其他內(nèi)源性和外源性血液毒素的特異性清除，有助于推動(dòng)“個(gè)性化”精準(zhǔn)醫(yī)療在全球重癥血液凈化領(lǐng)域的探索與應(yīng)用。
卿光焱團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)生物分離分析新材料、新方法，提出了生物分子響應(yīng)型聚合物的設(shè)計(jì)思想，研制了多磷酸化肽智能富集材料（Nat. Commun. 2017）、磷酸化肽、唾液酸型糖肽同步富集材料（Anal. Chem. 2020）；提出基于動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)的唾液酸糖肽富集新策略，改變了科學(xué)家對(duì)富集材料穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)（J. Am. Chem. Soc. 2020）；利用賴氨酸側(cè)鏈氨基和18-冠-6間的選擇性絡(luò)合，高效分離甲基化肽（Anal. Chem. 2020）；展望新一代翻譯后修飾富集材料的典型特征，以及智能聚合物在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景（Adv. Mater. 2017; TRAC Trends Anal. Chem. 2020）。
上述工作以“Specific Clearance of Lipopolysaccharide from Blood Based on Peptide Bottlebrush Polymer for Sepsis Therapy”為題，于近日發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。該工作的第一作者是中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所1824組博士后施振強(qiáng)。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、遼寧省興遼英才計(jì)劃、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的支持。（文/圖 施振強(qiáng)）
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202302560
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