聚乙二醇对细胞表面抗原修饰的研究进展

国际检验医学杂志2008年5月第29卷第5期IntJLab Md,May 2008.V0 29,Na.5●综述●聚乙二醇对细胞表面抗原修饰的研究进展陈静静李秀娟综述卓孝福审校[摘要]近年来 ,生物大分子的化学修饰研究迅速发展,其中聚乙二醇及其衍生物是具有许多优良性质的高分子化合物,应用最为广泛。现总结PEG及其衍生物的发展历史,分析园内外对红细胞、淋巴细胞、胰岛细胞等细胞表面抗原修饰的研究现状和发展动态,同时对这种修饰技术的研究前景进行展望，并指出尚待解决的问题。[关键词]聚乙烯二醇类; 抗原,表面: 氨基酸特征结构; 免疫化学中團分类号:R392.11文献标识码:A文章编号:1673-4130(2008)05-0426-0220世纪以来,蛋白质修饰方面的研究取得重大进展,在生构.功能、抗原性和存活率。同时,制备通用型RBC的提出,对化、医药和免疫等各领域均得到广泛应用。聚乙二醇( polyeth-于需 反复输血、稀有血型、特殊患者的急需用血等问题具有重ylene glycol,PEG)及其衍生物是-类兼性的高分子化合物,因要价值。其具有低毒性、良好的水溶性、良好的生物相容性和无免疫原用PEG及其街生物制备通用型RBC是否能完全遮蔽性[等优良性能,被用于核酸、细胞因子[21、多糖及生物活性细RBC 抗原呢?美国学者Bradley 等(12在2001年发现mPEG修胞等的修饰。现就近年来PEG及其衍生物对细胞表面抗原修饰的红 细胞与自体或异源的ABO匹配的血清混合孵育时,没饰的研究进展作- -综述。有发生经典和旁路补体活化途径,细胞没有溶解。当mPEG-RBCs与ABO不相匹配的血清混合时,IgM结合增加,C3a产PEG及其衍生物修饰的发展历史生增加,C3b和C9细胞膜沉积增加，RBC会发生溶解和破化学修饰是一种提高生物大分子和活性细胞的生物学性坏。2006 年Tan等0研究发现,所有mPEG-RBCs与ABO匹能的重要手段。化学修饰剂种类很多,有代表性的如肝素.乙配的患者 血清标本是相容的。他们认为mPEG可遮蔽RBC .二醛、葡聚糖、多聚唾液酸.PEG及其街生物等,其中PEG及除 ABO以外的抗原,这方面还有待研究和探索。其衍生物是最常用的化学修饰剂之一-.用不同端基.相对分子质量大小和浓度不同的PEG对有关PEG及其街生物修饰的研究始于20世纪70年代，RBC 修饰有不同的效果。2002 年Bradley等"7) 使用了BTC-第1代PEG主要有甲氧基聚乙二醇(methoxypolyethyethylene mPEG 和SPA mPEG等来修饰RBC,研究发现PEG的浓度、glycol,mPEG)-三氟乙基磺酸酯(mPEG tesylte) .PEC-琥珀种类 和分子大小对修饰的红细胞有很大影响。BTC-mPEG 修酰亚胺琥珀酸酯( mPEG succinimidyl succinate, mPEG-SS)等，饰效果最好。2 mmol/L的BTC-mPEG(20X 10 )RBC在小鼠其特点是多为线性结合不稳定、增强免疫原性、生物活性低、体内有正常的活性。 mPEG相对分子质量增大4倍(5X102 ~纯度不高。第2代PEG较好地解决了第1代PEG存在的问20X 10*),修饰效果更好。他们的研究说明找寻-种更适合包题，主要有mPEG-苯丙三唑碳酸盐(mPEG benrizole car-被的 、性能更加优良的PEG材料对RBC修饰有重大意义。bonate,mPEG-BTC)、mPEG-琥珀酰亚胺丙酸酸酯(mPEG目前,大量研究结果已显示mPEG共价结合到人红细胞propionie acid N sucininidsdl ester.mPEG- SPA)等,特点是结(human RBCs,hRBCs)的表面使得hRBC表面抗原免疫识别合稳定.生物活性纯度、均-性显著提高,免疫原性降低,具有能力下降。 然而,hRBC供者的缺乏-直呈上升趋势,导致hR-分支结构”.新- -代PEG及其衍生物只选择性地与蛋白质表BCs 稀少和昂贵,因此异种输血的优越性已逐渐表现出来。但面基团反应,显著提高了修饰反应的专一性,扩大了应用领域。 如何战少 免疫排斥反应仍是急简解决的问题。加拿大学者Doucet等[6对猪红细胞( porcine red blood cell,pRBC)上的异PEG及其衍生物对红细胞衰面抗原的修饰种抗原用mPEG进行修饰来解决异种输血中产生的pRBC常PEG及其衍生物是一种优性高分子聚合物,巳被美国食会被人血清中的抗体迅速破坏问题，发现mPEG适度降低了品药品监督管理局(od and drug adminitration,FDA)批准为血凝素 的效价,人免疫球蛋白M的结合与对照组相比下降了直接应用于人体的化学辅料”。PEG及其衍生物和红细胞表61%,pRBC 的形态、结构、携氧度正常。临床交叉配血实验显面抗原决定簇共价结合，从面使血型抗原得到遮蔽，称为PEG示,RBC 与人血清有更高的相容性。2007 年Gundersen等闫及其衍生物对红细胞表面抗原的修饰。其主要作用是降低用 SPA-mPEG包被牛红细胞作为-种可能的血液替代品,目ABO和Rh等稀有抗原免疫反应的能力,降低免疫原性，保证的 是生要。实验结果证实用安全输血。SPA-m中国煤化工比,有相似的氧结合对于红细胞(red blood cll,RBC)包被上PEG后其形态、度、氧:YHCNMHG为临床输血开辟了新结构.功能是否会受到影响，一直以来是研究的热点。将人、思路。鼠.羊RBC包被上mPEG,通过体内外实验可观察RBC的结总之,PBG及其衔生物修饰RBCs已成为免疫屏蔽细胞的主要研究方向。研究证明,mPFG RBCs有合适的体外活性,对临床作者单位:50004福州,福建医科大学医技工程学院配血出现的问题和制备通用型RBC是一种有效的解决办法。国际检验医学杂志2008年5月第29卷第5期ImJ Lab Med,May 208.V0L 29,No.5●427●PEG及其衍生物对淋巴细胞表面抗原的修饰饰剂呈现多种聚合度.选择性不够高,修饰后产物活性降低、不够稳定,以及修饰剂包被的细胞表面抗原在人体内是否会重新PEG及其衍生物对淋巴细胞表面抗原的修饰是指通过对暴露、进入人体后活性是否会降低等问题都需要进- -步研究.淋巴细胞表面抗原的屏蔽作用,减弱供者组织抗原性和免疫原参考文献性,在细胞表面形成巨大的亲水性外壳。它可阻止抗体等大分子物质接近淋巴细胞表面,而对小分子物质进出细胞无影响，[1] Roberts M], Bentley MD, Harris JM. Chemistry for pepide and因而不会影响淋巴细胞的形态、结构及功能,使受者拥有完全.protein PEGylation [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2002, 54(4); 459-的而有活力的免疫系统'01。将mPEG修饰的RBC输给一些476.需要长期输血但对某些次要血型敏感的患者可减少输血反应，[2] Kim SH. Joe JH. Lce SH,“al. PEG cogugae VECF siR:而且在移植前对供者组织血管内皮细胞修饰可阻断或减轻急NA for anti-angiogenic gene therapy [J].」Control Release,2006, 116(2); 123-129.性组织排斥反应。PEG及其街生物对淋巴细胞表面抗原的修[3] Talpaz M. Rakhit A, Ritweger K, et al. Phase I evaluation of a饰是目前对细胞修饰的另一热门研究方向。40-kDa branched chain longacting pegylated IFN-alpha-2a with2003年美国学者Chen等[为了观察无毒的mPEG对外and without cytarabine in patients with chronic myelogenous leu-来淋巴细胞修饰能否阻断同种异体识别和移植物抗宿主病kemia [J]. Clin Cancer Res, 2005. 11(17); 6247-6255.(graf-versus host disease,CVHD),做了体内外实验，证明了[4] Leach JK.Hinman A.0 Rer EA. Ivesigation of dorabiliy，mPEG对淋巴细胞的免疫屏蔽,使淋巴细胞处于特异性无应答viscosity, and aggregation of mPEG modified erythrocytes [J].状态,mPEG修饰后的供者淋巴细胞在体内的增殖被有效减Biomed Sei Instrum, 2002, 38; 33-338.弱。流式细胞仪检测结果显示,经mPEG处理后,T细胞与抗[5] Bredley AJ. Test sT, Murad KL, e al. Interactions of lgM ABO原递呈细胞表面黏附分子.信号分子、共刺激分子含量明显降antibodies and complement with methoxy-PEG modified humanRBCs [J]. Transfusion, 2001, 41(10); 1 225-1 233.低,切断了T细胞与抗原递呈细胞之间相互识别和黏附。与PEG对RBC抗原修饰相似，用不同端基,不同相对分[6] TanY,QuY Xu H.erel. Dresed inmritin in mmatched blood transfusions by attachment ol methoxypolyethyl-子质量.不同聚合物长度的PEG对淋巴细胞修饰有不同的效ene glycol on human red blood cells and the efeet on D antigen果。2004-2006年间，也有不少国内学者研究发现,用mPEG-[J]. Transfusion, 2006, 46(12): 2 122-2 127.BTC修饰淋巴细胞有更突出的优良性能。它可阻断人类白细[7] Bradley A], Murad KL, Regan KL, et al. Biophysical conse-胞抗原和抗体介导的特异性免疫反应,降低淋巴细胞增殖,但quences of linker chemistry and polymer size on stealth erythro-对其形态、结构、遗传物质及寿命无明显影响。2006 年美国学cytes: size does matter [J]. Biochim Biophys Acta. 2002,1 561者Chen等([2]认为聚合物长度是免疫屏蔽细胞最关键因素。(2): 147-158.他们通过实验证明mPEGBTC20X10*包被细胞最有效。[8] Doucet J, Gao ZH, MacLaren LA, et al. Modification of xenoan~用mPEG对细胞组织共价修饰不仅可以减轻免疫排斥反tigens on porcine erythrocytes for xenotransfusion [J]. Surgery,应,而且能提商机体对供者组织的耐受。mPEG介导的免疫屏2004， 135(2); 178-186.蔽作用机制是抗原识别能力下降、破坏细胞与细胞之间相互作[9] Gundersen sI, Palmer AP. Coniugation of mthoxplyethyleae用以及内源性抗体不能有效识别并结合外来抗原表位。因此，glycol to the surface of bovine red blood cells []. Biotechnol Bio-用mPEG对淋巴细胞表面抗原修饰.可以达到免疫逃避的目eng, 2007, 96(6): 1 199-1 210.的,从而避免GVHD和免疫性输血不良反应的发生。这种修[10] Scott MD, Chen AM. Beyond the red cll; pegylation of otherblood cells and tissues [J]. Transfus Clin Biol, 2004, 11(1); 40~饰作用具有广阔前景。PEG及其衍生物对其他细胞表面抗原的修饰[11] Chen AM, Scott MD. Immunocamouflage: prevention of transfursion-induced graft- versus-host disease via polymer grafting of do-胰岛移植可用于糖尿病的细胞治疗,安全可靠,简单易行。nor cells [J]. J Biomned Mater Res A, 2003, 67(2): 626-636.但因强烈移植排斥反应,限制了其应用。用PEG及其衍生物[12] Chen AM, Scott MD. Comparative analysis of polymer and linker包被胰岛细胞("],可降低免疫排斥反应，且不影响细胞对血糖chemistries on the fficacy of immunocamouflage of murine leuko-反应和胰岛素分泌,也不影响细胞生存能力。此外,PEG 及其cytes [J]. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol, 2006,衍生物修饰内皮细胞、神经细胞等组织细胞的研究,在克服移34(3): 305-322.植免疫排斥反应方面也成为近年来的研究热点.[13] Lee DY, Park sI, Nam JH, etal. A new strategy toward impro-ving immunoprotection in cell therapy for diabetes mellitus: long-结论及展望functioning PECGylated islets in vivo [J]. Tissue Eng, 2006. 12(3): 615-623.PEG及其衍生物对细胞修饰形成免疫屏蔽机制在于用无[14] Lee GK, Mabeshri N, Kaspar B. et al. PEG conjugation moder-免疫原性的分子在细胞膜表面形成一层屏障,挡住蛋白质分子ately protects adeno associated viral vectors against antibody neu-表面抗原决定簇[1],米阳止抗体和其他细胞对抗原位点的识别。PEG及其衍生物可自发地和细胞、组织表面结合,空间上中国煤化工92(1); 24-34.稳定细胞表面，而不和环境中的其他分子相互作用。PEG 及[15]munocamoullage of theHCN M H Gion [I]. Cell Mol Biol其街生物突出的保护性能归功于它的低界面性能、构象上的亲(Noisyle grand), 2004, 50(3); 209-215.水性和灵活的夸曲性等分子特性[5]。但PEG及其衍生物对细胞表面抗原的化学修饰在实际应用中仍然存在某些缺陷,如修(收稿日期200-06-18)