新型肿瘤坏死因子-α(TNF-α)吸附剂的研究——计算机辅助设计TNF-α亲和性小分子配基

• 作 者: 陈杰
• 机 构: 南开大学
• 出 处: 南开大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 脓毒症 吸附剂 肿瘤坏死因子-α 计算生物学

脓毒症(Sepsis)是感染导致的全身炎性反应，临床表现是机体出现了不可控的炎症反应和免疫应答，其中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是最重要的致病因子。血液净化中的血液灌流技术使用的体外循环净化装置是通过固态的吸附剂清除血液中的致病物质。脓毒症患者血浆中的炎性细胞因子(TNF-α)属于大分子物质(>5 kDa)，常规透析和血液滤过等方法很难将其有效清除，而血液灌流则可以比较有效地以吸附的方式清除TNF-α；然而目前临床应用的血液灌流吸附材料仍然存在直接或间接地导致血液成分的改变或血栓生成的现象，即血液相容性不好。血液灌流的核心是吸附剂的制备，吸附剂的高效性取决于载体和配基的选择。随着计算生物学的迅速发展，人们能够应用计算机辅助手段能有效地设计出吸附剂小分子配基。　　本研究首先制备大孔交联聚乙烯醇微球载体，并对微球载体进行了表征，考察了其作为载体的可行性。结果表明， PVA微球载体表明粗糙，粒度均匀(105±7.56μm)，具有较大的比表面积(34.83m2/g)和孔体积(1.44 ml/g)，具有较高的机械强度，而且有明显的大孔结构(平均孔径为180.22 nm)，该吸附剂允许TNF-α等致病细胞因子进入到吸附剂内部结构，而且PVA微球有很好的血液相容性，所以PVA微球适合作为血液灌流吸附剂的载体材料。然后基于TNF-α的蛋白质晶体结构，利用计算机模拟辅助设计出三种多肽小分子配基-四肽T1(RKEM)、五肽T2(RHCLS)和十三肽T3(RHCLSGGGGRKEM)，利用分子动力学模拟和结合自由能计算的方法分析了TNF-α和三种配基的亲和性，计算结果表明T3和TNF-α的亲和性最高，主要是通过氢键相互作用和静电作用结合。然后经环氧氯丙烷活化后固定配基多肽形成三种吸附剂(T1-PVA、T2-PVA和 T3-PVA)，并对TNF-α溶液中的TNF-α进行了体外吸附性能测试，结果显示三种吸附剂对TNF-α的吸附率均在90％以上，同等条件下，未经多肽配基修饰的PVA空白球对TNF-α的吸附率仅在42%左右，其中T1-PVA吸附剂的吸附率最佳。此研究工作，为开发一种清除脓毒症患者体内TNF-α的吸附剂奠定了基础。