基于STD-NMR实筛技术的仿生亲和配基的设计策略

The project focus on two problems , vaccine - affinity ligand key interaction atom, and structure - molecular microenvironment structure-activity relationships during vaccine chromatography. By atomic level technology platform (STD-NMR saturation transfer differential spectrum) and molecular level platform, we build micro-chromatography ligand screening and.environmental studies microscale research strategy. the process of vaccine chromatography atomic structure of key sites were explored and summarized, including the cooperation with the interaction sites, causing inactivation sites and non-specific adsorption sites, etc. A novel affinity ligands with high selectivity, high capacity, easy synthesis route were thus expected to be screened out. Based on above, such ligands were coupled to gigaporous media with fast mass transfer and build a new generation of anti-denatuartion hepatitis B vaccine.media.

在免疫和基因治疗技术的持续推动下，复杂超大蛋白分子（疫苗完整抗原颗粒，数十至百纳米）已成为生物医药领域发展最快的产业方向。针对超大生物分子传统分离纯化介质现状及设计瓶颈（多步层析活性损失高、配基筛选受尺寸限制、无法实现动态区域真实筛选）。本项目提出基于核磁共振（STD -NMR）超大分子配基实筛技术、从原子和分子水平筛选仿生亲和配基和构建层析微环境的设计策略。以重组乙肝疫苗表面抗原（rHBsAg）为模型分子，通过精准获取疫苗层析过程的关键区域信息（包括亲合作用位点、致失活位点及非特异性吸附位点等），来筛选高选择性、易于合成的新型仿生抗体mAb的多肽配基；通过阐释疫苗层析过程中配基、介质骨架表面化学结构与溶剂分子之间的作用机制，构建新一代超大孔道（降低超大分子位阻效应）高效亲和介质。本研究将为突破超大分子药物下游分离纯化瓶颈提供新的材料设计思路，并为疫苗类药物的高效制备提供坚实的技术基础。

当前免疫和基因治疗技术的持续推动下，复杂超大蛋白分子已成为生物医药领域发展最快的产业方向。针对复杂超大蛋白分子传统分离纯化中面临的多步层析活性损失高等问题及亲和配基筛选受尺寸限制、无法实现动态区域真实筛选等设计瓶颈，本项目提出了从原子和分子水平实筛选超大蛋白的仿生亲和多肽配基并同时构建新型高效多肽亲和介质的设计策略，主要研究内容包括：a）面向超大蛋白分子及亲和多肽配基的STD-NMR方法学平台的构建；b）超大蛋白分子的仿生多肽配基设计思想的构建；c）仿生多肽配基固定策略、骨架、微环境的研究；d）仿生多肽亲和配基及介质在实际体系中的应用研究。. 项目按照计划顺利实施，逐步实现了从分子水平定向设计复杂生物大分子多肽亲和配基及精准实筛方法学平台的构建，建立了可对多肽配基的亲和性和特异性进行精准实筛选的核磁共振平台；获得了具有高亲和性、化学稳定、低成本的仿生抗体短肽配基，并精准获取了层析过程的配基关键区域信息；通过阐释层析过程中配基、介质骨架表面化学结构与溶剂分子之间的作用机制，构建出4种不同骨架（琼脂糖和超大孔介质）和配基固定策略（聚合物刷和葡聚糖）的仿生抗体多肽亲和介质，最高载量可达49mg/ml，纯化后的蛋白纯度可达90%以上，操作流速可在110cv/h以上；在实际应用体系人血浆、CHO细胞培养液、犬血浆的分离纯化中展现出能够高效缩减多步层析步骤、低成本、高流速操作的应用潜力。项目执行期间共发表6篇期刊论文，以第一作者发表SCI论文1篇，通讯作者发表SCI论文1篇、通讯作者发表国内核心期刊2篇；参加3次国际会议，1次国内会议；申请2项国家发明专利（1项已授权）；签订试用合同3项，1项正在中试放大中。. 项目所产生的科学意义和应用价值在于，突破了以往配基筛选技术存在的尺寸瓶颈，首次将STD-NMR核磁共振技术引入到复杂超大分子亲和肽配基的设计中，提出了定向仿生设计多肽配基（晶体结构直接仿生建立肽库路线）的新设计思路，发展出新一代高稳定低成本的经济型亲和介质，为超大蛋白类药物的高效纯化制备提供了全新的设计思路、材料和技术基础。.