Small: 协同复合酶纳米簇高效用于体内尿酸的降解和副产物的清除

痛风是一种发病率极高的代谢类疾病,全球痛风的发病率高达1-2%,在65岁以上人群甚至高达7%。痛风的发病原因主要是人类在进化过程中丧失了表达尿酸氧化酶( 特异性将尿酸氧化成尿囊素的酶)的基因,人体无法产生尿酸氧化酶。因此,当人体内的尿酸浓度过高的时候,血液中的尿酸就会在关节内沉积生成尿酸晶体,从而引起痛风及并发症。近年来,基于尿酸分解酶UOx的聚乙二醇重组尿酸酶已被FDA批准用于慢性痛风的治疗。这种策略虽然实现了对尿酸的高效降解,但降解尿酸的过程中所产生的副产物-H2O2对于葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症(G6PD,全球患病率约6%)患者会产生极为严重的溶血症。因此,为了能够将基于UOx的疗法安全地用于痛风治疗,急需找到一种可以实现高效清除H2O2的策略。

近期,南开大学化学学院刘阳课题组和上海交通大学金鑫研究员针对氧化不耐受的痛风患者,通过将尿酸氧化酶和过氧化氢酶以纳米团簇的形式复合,实现了对尿酸的长效降解以及对副产物的高效清除。在该工作中,研究者们首先利用原位聚合的方法制备了UOx和Cat的纳米胶囊。这种胶囊在保留酶活性的同时,提供了进一步化学修饰的反应位点。然后分别将主客体分子封端的PEG接枝到纳米胶囊表面,通过主客体分子间的识别作用构建了具有协同效果的复合酶纳米团簇。在该团簇体系中,UOx和Cat被限制在了极为狭窄的空间内,使得Cat可有效分解尿酸氧化酶降解尿酸过程中所产生的H2O2。PEG的表面化修饰更是极大的降低了n(UOx-Cat)的非特异性蛋白吸附以及胰酶降解。通过高尿酸小鼠实验模型进一步证实,这样一种协同复合酶在体内,延长了体内循环时间,实现了更为长效的尿酸降解,且无明显毒副反应及免疫原性。

该工作模拟了自然界中多种酶协同作用的模式,n(UOx-Cat)的制备可以进一步发展为构建多酶纳米团簇的一般方法,为代谢紊乱相关疾病的治疗提供了新的思路。相关工作以“Spatial Confined Synergistic Enzymes with Enhanced Uricolytic Performance and Reduced Toxicity for Effective Gout Treatment”为题,发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201801865)

上。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201801865

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