[发明专利]一种聚多肽与FGF21融合蛋白突变体及其应用

说明书

本发明属于融合蛋白领域，具体的涉及一种聚多肽与FGF21融合蛋白突变体及其应用。所述突变体从N端到C端依次含有一种聚多肽分子、成纤维细胞生长因子21(FGF21)中的一个氨基酸序列经过取代而衍生的一种蛋白突变体。本发明在保留了原蛋白的相关性质及其与靶受体亲和力基础上，有效提高了纯度及稳定性，改善原型融合蛋白的成药性。

技术领域

本发明属于融合蛋白领域，具体的涉及一种聚多肽与FGF21融合蛋白突变体及其应用。

背景技术

随着生物医药产业的快速发展，蛋白质药物在自身免疫性疾病、炎症、心血管疾病、癌症等疾病的治疗中展现出了巨大潜力。由于蛋白质药物具有良好的生物活性、高度专一性以及副作用小等优点，相对于化学药物更加安全、有效，因此广泛应用于疾病治疗。

成纤维细胞生长因子FGF21是FGF家族中FGF19亚家族成员之一。FGF19亚家族包括FGF19、FGF21及FGF23。多个动物模型已经显示出FGF19家族，特别是FGF21在调节脂质、葡萄糖代谢和肝纤维化方面的显著作用。它们具有在细胞外基质和共受体蛋白结合的特性，在局部旁分泌/自分泌和全身内分泌水平起作用。FGF21分子能够在肝脏和脂肪组织中优先表达，并于系统中循环时与辅因子结合蛋白β-Klotho特异性结合。FGF21、β-Klotho与成纤维细胞生长因子受体(FGFR)结合形成三元复合物，传递生长因子信号级联的下游信号，而生长因子信号级联与脂肪和葡萄糖代谢有关。FGF21已被认为是治疗非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的一种可能途径，靶向FGF21/FGFR/β-Klotho通路可以阻止或逆转肝脏脂肪浸润、炎症和纤维。同时作为FGF家族中独特的一员，FGF21是目前发现的唯一没有促有丝分裂活性的成员，从而大大降低了临床用药的风险。

FGF21作为一种蛋白药物，其具有局限性，如分子量较小(～22kDa)容易被肾小球滤过，体内半衰期较短(0.5h-2h)、易聚合、生物利用度低等，限制了其临床应用。

近年来为了延长蛋白质药物的体内半衰期，多种长效化蛋白质药物已经研制成功并广泛应用于临床治疗。相应的长效化技术主要包括化学偶联聚合物或聚糖；偶联、融合白蛋白或免疫球蛋白；融合到重组聚合物类似物；包被或共价结合纳米粒子；翻译后修饰如N-糖基化等。其中应用最为广泛的长效化方法是聚乙二醇(PEG)修饰技术。PEG修饰技术是将蛋白类药物与PEG衍生物共价交联。PEG衍生物是一种亲水的、pH中性的、生理惰性的化学聚合物，与蛋白质类药物交联后通过增大药物的流体动力学体积来阻碍肾小球过滤，从而延长药物的血浆半衰期，但其不足在于：其下游纯化工艺复杂、产量低、长期使用导致人体中产生抗PEG抗体、长期给药对肾脏的毒性等。

聚多肽融合技术是基于PEG修饰的优缺点所开发的一种新兴技术，即利用DNA重组技术将药用蛋白与特异性的氨基酸链融合表达，达到延长药物血浆半衰期的目的。其具有以下优点为：(1)全人工设计，可自由选择氨基酸组成和种类；(2)由天然氨基酸构成，没有毒性的代谢过程；(3)不含疏水氨基酸，没有抗原表位；(4)由DNA序列编码，可精确调控序列及其长度，产物均一；(5)原核、真核系统均能表达，可通过发酵大规模生产等。

本实验室前期【ZL201510675827.7】以20种天然氨基酸为基础，结合计算机辅助分子设计及生物化学与分子生物学等技术，确定脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、甘氨酸五种氨基酸为聚多肽的组成氨基酸，构建得到含有无规则卷曲结构、不带电荷、无免疫原性的聚多肽分子PsTag，并连接于FGF21分子的N端融合表达，获得PsTag-FGF21融合蛋白。其在保留了与靶受体的亲和力的基础上，显著提高了原型FGF21蛋白的体内半衰期(相较于原型FGF21延长了约20倍)，克服了原型FGF21在体内半衰期极短的问题，且对NASH具有明显的治疗效果。