[发明专利]一种人内皮细胞钙粘素融合蛋白及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料及其功能化研究开发技术领域，尤其是一种人内皮细胞钙粘素融合蛋白及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，生物活性材料在组织工程领域的研究和应用引起了广泛的关注，尤其是随着组织工程和再生医学的发展，基于蛋白质工程的生物材料对于特殊的生物学和医学研究已逐渐成为一个新的热点领域。材料的抗凝血及血管化问题一直是组织工程和再生医学研究中所面临的瓶颈之一，尤其是对于尺寸超过200μm的再生组织，血管化的不足会导致细胞氧气及营养物质的供应不足进而导致组织内部细胞凋亡。在目前血管组织工程中，受损血管替代物或血管移植支架材料体内移植后，由于缺乏结构完整、功能正常的内皮层的覆盖和调控作用，常常导致植入物表面血小板的粘附和聚集，形成血栓以及平滑肌过度增生而形成的再狭窄，最终导致体内移植的失败。如何提高内皮细胞在体外基质或支架材料表面的特异性吸附与功能维持一直是血管组织工程所面临的巨大挑战。研究表明，生物材料组织工程支架的表界面功能化改性可有效调控细胞行为，如：细胞的粘附、增殖、迁移、细胞行为和细胞的定向分化。因此，我们通过研究制备可溶性生物信号分子的融合蛋白并用做人工细胞外基质实现生物材料表面功能性改性，调控血管内皮细胞的粘附、生长和增殖。

人工细胞外基质通过模拟天然细胞－细胞外基质、细胞－细胞间相互作用，调控细胞生存及其生物学功能。人工细胞外基质来源主要分为三类：天然生物大分子、化学合成聚合物以及近年发展起来的基因重组型细胞外基质蛋白。其中，天然生物大分子以其良好的生物相容性和生物降解性而广泛用于组织工程领域，然而这些大分子具有机械性能差，使用过程中不稳定的缺点。化学合成聚合物虽然机械性能强，但其生物相容性差，易引起免疫应答反应。与前两种人工细胞外基质相比，基因重组融合蛋白型细胞外基质通过不同功能蛋白的有序组合，不仅可特异性增强靶细胞与细胞外基质的相互作用，而且可用于构建一种安全、可控的细胞外微环境达到调控细胞的黏附、增殖、分化等细胞生物学行为的目的。

血管内皮钙粘素蛋白是钙粘素超家族中一种典型的亚型，其基因定位在十六号染色体长臂的六个钙粘素基因簇上，该蛋白是一种钙离子依赖性细胞与细胞间粘附糖蛋白，由三部分组成：细胞外五个钙粘素重复单位、跨膜段和胞内高度保守的胞质尾区。近年来研究发现，膜蛋白VE－cadherin介导的细胞细胞信号通路在血管新生过程中是动态变化的，VE－cadherin介导的这种动态的细胞与细胞之间连接作用分别为“抑制”或“激活”，即当连接激活时，翻转的VE－cadherin是比较多的，此时细胞表现为高运动性，而当在膜上的处于动态活动的VE－cadherin减少时，表现为连接抑制并且细胞逐渐表现为静止态。此外，膜蛋白VE－cadherin介导的这种“激活”连接在血管新生过程中起着特殊的作用，包括骨架重排，细胞极性建立，下游通路激活如FAK、Bcl－2等。免疫球蛋白的Fc段具备多种功能，，Fc段与目的功能片段融合可促进功能蛋白域二聚体的形成，显著延长其半衰期，提高融合蛋白的活性和稳定性，上述特性为组织工程生物材料支架表面修饰的应用提供了绝佳的优势，在未来的再生医学科学研究和临床应用中有巨大的应用潜能。

在此背景条件下，通过基因重组技术技术设计制备人内皮细胞钙粘素与Fc的融合蛋白，并用于生物材料表面改行，使其不仅能够极大的改善生物材料的生物相容性，同时提高内皮细胞生长性能和血管化功能调控等，在组织工程及再生医学领域具有非常重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种人内皮细胞钙粘素融合蛋白，这种基于人内皮细胞钙粘素的融合蛋白是可用做人工细胞外基质的融合蛋白，其可用于改善疏水材料表面的亲水性并赋予生物材料内皮细胞特异性亲和力，改善内皮细胞的粘附、增殖及分化功能表达等。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述人内皮细胞钙粘素融合蛋白(hVE－cad－Fc融合蛋白)的制备方法。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供上述人内皮细胞钙粘素融合蛋白(hVE－cad－Fc融合蛋白)用于组织工程材料表面改性(即基质化)的条件。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述人内皮细胞钙粘素融合蛋白(hVE－cad－Fc融合蛋白)作为人工细胞外基质在促血管化生物材料表面改性等开发中的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：