能源生物技术平台助力超精准内毒素分离材料开发(DICP-1824组)

2023年06月20日 18:01  点击:[]

     中国科学院大连化学物理研究所卿光焱研究员团队(生物分离与界面分子机制研究组1824组)施振强、张宪成、张晓雨等人开发了一种超精准内毒素分离材料。该团队通过“量体裁衣”的材料设计理念,提出了一种基于噬菌体展示筛选和血液相容性肽基聚合物设计的策略,实现了在血液中对特定内毒素的原位、快速、精准清除。相关研究成果以“Specific Clearance of Lipopolysaccharide from Blood Based on Peptide Bottlebrush Polymer for Sepsis Therapy”为题,发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。

脓毒症是ICU高发病率、高死亡率、高治疗成本的危重病症,每年造成全球超1100万患者死亡。基于内毒素清除的血液净化策略,在脓毒症治疗中具有重要临床意义。然而,内毒素的结构复杂性、血液成分的复杂性以及内毒素在血液中的低丰度,导致血液中的特异性内毒素清除极具挑战。针对当前血液净化材料特异性不足所导致的内毒素清除效率低、活性药物在血液净化过程中大量流失等问题,团队创新性地提出了超精准内毒素分离材料的研发策略。

在本工作中,团队以大肠杆菌内毒素为模型,通过噬菌体表面展示迭代亲和筛选和内毒素解毒活性筛选,发现了一种对靶标内毒素具有高亲和力、高特异性和高解毒活性的内毒素亲和肽(HWKAVNWLKPWT)。该多肽不仅可以实现对内毒素与其他血液成分的精确区分,而且能够实现对特定种类内毒素分子的精准识别与清除。由此设计的肽基聚合物[poly(PEGMEA-co-PEP-1)]可以将脓毒症家兔血液中的内毒素水平从2.63±0.01降低到0.78±0.05 EU/mL (清除率>70%),显著缓解内毒素引起的多器官损伤和脓毒症预后。

该项工作为超精准内毒素分离材料的开发提供了一个通用范例,有望通过打造一个内毒素系列分子全覆盖的高选择性吸附材料库,全面提升血液净化材料对内毒素的清除选择性,实现对特定内毒素分子的精准识别与清除。此外,这种自上而下的配体筛选策略也适用于其他内源性和外源性血液毒素的特异性清除,有助于推动“个性化”精准医疗在全球重症血液净化领域的探索与应用。

能源生物技术平台在此工作中提供了有力支撑:生物膜干涉技术分子相互作用分析系统(Fortebio)应用在本文及前期多肽删选工作中,可更高效、更直观地呈现分子相互作用机制。


上一条:能源生物技术平台助力广谱内毒素精准分离材料开发(DICP-1824组) 下一条:能源生物技术平台助力非天然辅酶依赖型细胞色素P450酶的构建及应用(DICP-1816组)

关闭

 Copyright ©  中国科学院大连化学物理所 能源生物技术平台 版权所有. All Rights Reserved.