新型BAFF拮抗剂在系统性红斑狼疮中治疗作用的研究

Since the anti-BAFF antibody - BENLYSTA (Belimumab) was successfully applied to treat systemic lupus erythematosus(SLE), BAFF antagonists become a new hot therapeutic field. However there is few report on small BAFF antagonists. We previously reported that a BAFF antagonist peptide based on the structures of BAFF and its receptors could significantly inhibit BAFF activity. To increase the activity of antagonist peptides and test the druggability of small BAFF antagonists further, we propose to theoretically analyze and optimize BAFF antagonist peptieds， and analyze the activity of peptides displayed by human IgG1 Fc in peptide-Fc fusion protein. According to the theoretical analysis, BAFF antagonists including peptides and peptide-Fc fusion proteins are prepared by chemical systhesis and gene engineering. The biological activities of BAFF antagonists including inhibition of BAFF/receptor interaction and BAFF function are analyzed in vitro. In addition, the effects of BAFF on SLE are analyzed in animal model and cultured B lymphocytes from SLE patients. These studies may demonstrate the thereaputic effects of small BAFF antagonists in SLE and lead to identify potential drugs for SLE treatment.

随着BAFF抗体-BENLYSTA (Belimumab)成功用于系统性红斑狼疮的治疗，BAFF拮抗剂成为新的药物研究热点。而小分子BAFF拮抗剂的相关研究匮乏。我们前期基于BAFF与受体结构设计的小分子BAFF拮抗肽显著抑制BAFF的生物学活性。为进一步提高BAFF拮抗肽的活性以及验证其成药性，我们将运用计算机辅助分子设计，理论上模拟、优化BAFF拮抗肽，并分析以人IgG1 Fc为支架展示BAFF拮抗肽的活性。在理论分析的基础上，指导化学合成和基因重组技术制备BAFF拮抗肽和拮抗肽-Fc融合蛋白。体外实验分析BAFF拮抗剂抑制BAFF与受体结合的能力、阻断BAFF的信号传导通路的机制和抑制BAFF生物学功能的作用。并利用动物模型和系统性红斑狼疮病人外周血B细胞，分析BAFF拮抗剂的生物学活性。阐明小分子BAFF拮抗剂在系统性红斑狼疮中的治疗作用机制，为获得治疗这类疾病的潜在药物奠定基础。

随着BAFF抗体-BENLYSTA (Belimumab)成功用于系统性红斑狼疮的治疗，BAFF拮抗剂成为新的药物研究热点。而小分子BAFF拮抗剂的相关研究匮乏。为此，本项目在以下几个方面开展了新型BAFF拮抗剂的研究：1.通过计算机辅助分子设计以及高通量虚拟筛选技术，筛选得到活性较好的4条BAFF拮抗肽：BC、TA、TC和SS12。2.竞争ELISA实验发现,这些拮抗肽显著抑制BAFF结合其受体BCMA和TACI。3.为增加肽的稳定性，我们将拮抗肽与人IgG1 Fc片段融合，形成肽体（peptibody），在大肠杆菌中大量表达、纯化肽体。4.获得的肽体与其相应的拮抗肽具有相同的活性。5.为了验证计算机辅助设计BAFF拮抗肽的可行性，我们比较了自行设计的BAFF拮抗肽与文献报道的噬菌体库来源BAFF拮抗肽的活性，二者活性相近，噬菌体库来源BAFF拮抗肽明显好些。提示，计算机设计BAFF拮抗肽的思路可行。6.我们进一步探讨了噬菌体库来源BAFF拮抗肽与计算机设计BAFF拮抗肽的结合模式。计算机理论分析显示：噬菌体库来源BAFF拮抗肽和计算机设计BAFF拮抗肽的结合模式类似，噬菌体库来源BAFF拮抗肽还具有BAFF受体结合BAFF的经典DxL结构域，可以解释为什么其结合BAFF好些。这为下一步设计拮抗肽提供了新的思路。7.我们比较了三拷贝与单拷贝BAFF拮抗肽-Fc融合蛋白活性，但发现BAFF拮抗肽数量增加后没有明显提高拮抗活性。8.在类风湿关节炎（CIA）小鼠中，我们自行设计的拮抗肽TC-Fc显著降低发病小鼠临床和组织病理学指数，显著改善动物四肢肿胀、关节组织的退行性病变，降低B细胞和T细胞亚群细胞。表明计算机设计的BAFF拮抗剂对类风湿关节炎有预防和治疗效应。在狼疮小鼠中，TC-Fc能够降低尿蛋白含量、血清中抗dsDNA和ANA抗体水平以及脾脏中生发中心B（GC-B）细胞的比例，延缓SLE的发展。综上所述，本项目系统研究了计算机辅助设计新型BAFF拮抗肽及其在体内、外的活性。发表了发表了11篇论文，其中6篇为SCI文章（一篇接受待发表）；申请专利3项，其中两项已经授权；培养10名硕士研究生毕业。较好的完成了此项基金。