“最初，人血白蛋白(Human Serum Albumin, HSA)在戰(zhàn)爭生靈涂炭之時誕生并挽救無數(shù)生命。1940年，美國輸血委員會批準(zhǔn)白蛋白作為血漿替代物用于臨床，此后廣泛用于各種臨床治療。隨著研究的深入，HSA多功能特性被逐一發(fā)現(xiàn)，讓其在各生物領(lǐng)域大展拳腳，然而血液來源白蛋白引起的短缺和安全問題，讓重組HSA（Recombinant Human Serum Albumin, rHSA）進(jìn)入大家的視野……”

人血白蛋白（Human Serum Albumin, HSA）顧名思義是在人體血液中發(fā)現(xiàn)的血清白蛋白，是人體血漿中含量最多的蛋白質(zhì)，約占血清蛋白的一半，約35-50g/L(3.5–5.0g/dL)，具有維持血液滲透壓、結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)各種分子、清除自由基、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和凝血等重要的代謝作用。

• 穩(wěn)定性

  pH 4-9范圍內(nèi)穩(wěn)定，60℃的高溫下耐受10小時。

• 結(jié)構(gòu)

  HSA的單多肽含有585個氨基酸，三維(Three dimensions)結(jié)構(gòu)是一個具有三個同源結(jié)構(gòu)域I, II, III的α-螺旋橢球，同源結(jié)構(gòu)域間通過二硫鍵交聯(lián)。白蛋白分子結(jié)構(gòu)域內(nèi)存在不同的藥物結(jié)合位點(diǎn)，因此白蛋白具有較高的結(jié)合能力，可轉(zhuǎn)運(yùn)多種藥物、脂肪酸、膽紅素、離子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺)和多種激素。

圖1  HSA結(jié)構(gòu)示意圖

(引用自Chuang VTG, Otagiri M. Stereoselective binding of human serum albumin. Chirality. 2006; 18(3): 159–166. )

HSA作為研究最多的蛋白質(zhì)之一，因其免疫原性低，容易獲得且有良好的生物相容性，在生物學(xué)領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用。

• 人血白蛋白

  來源受限、成本高、存在批間差異和潛在動物源病毒污染的安全隱患。

• 重組人血白蛋白（Recombinant Human Serum Albumin，rHSA）

  基于白蛋白多種特性，其在生物學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用頗多，白蛋白的需求量日益增加，人血白蛋白遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，這促使了對rHSA的開發(fā)和研究。

• 兩種高效的重組表達(dá)系統(tǒng)：酵母和水稻

  在過去的幾十年里通過科學(xué)家們的嘗試和努力，從多種表達(dá)系統(tǒng)中篩選出畢赤酵母和水稻兩種高效的白蛋白表達(dá)系統(tǒng)。

  水稻表達(dá)系統(tǒng)：重組蛋白特異性地在水稻胚乳細(xì)胞中表達(dá)，因水稻種植規(guī)�；�簡單，表達(dá)體系雜質(zhì)少純化成本低，安全性高也被廣泛運(yùn)用。

  酵母表達(dá)系統(tǒng)：兼具原核和真核表達(dá)的優(yōu)勢，提供多種翻譯后修飾，如蛋白水解加工、折疊和二硫鍵形成，避免不良的翻譯后修飾，是生產(chǎn)具有工業(yè)或醫(yī)學(xué)功能性應(yīng)用重組蛋白的杰出宿主。

圖2 兩種重組白蛋白表達(dá)系統(tǒng)

(圖源網(wǎng)絡(luò)）

• rHSA可替代性

  研究表明rHSA與人血白蛋白有相同的結(jié)構(gòu)和生理生化性質(zhì)，其在細(xì)胞培養(yǎng)、藥用輔料及臨床方面的作用完全可替代人血白蛋白。重組人血白蛋白的替代試驗(yàn)表明，rHSA比人血白蛋白純度高、質(zhì)量穩(wěn)定，安全性方面等或許還優(yōu)于人血白蛋白。國內(nèi)外一些企業(yè)已經(jīng)或正在使用rHSA替代人血白蛋白作為藥物輔料來提高其產(chǎn)品的安全性，增加市場競爭力。例如默克公司的麻腮風(fēng)三聯(lián)疫苗已經(jīng)獲得美國FDA批準(zhǔn)上市，輔料使用重組人血白蛋白，產(chǎn)品上市多年，尚無相關(guān)不良反應(yīng)的報道。

(圖源網(wǎng)絡(luò)）

臨床用藥：

HSA對于多種疾病的治療具有重要的臨床意義，包括低血容量、休克、手術(shù)失血、創(chuàng)傷、急性呼吸窘迫綜合征、血液透析、急性肝衰竭、低蛋白血癥、復(fù)蘇等。

• 失血性休克復(fù)蘇：在外科手術(shù)中，HSA可以減少液體需求，提高血漿膠體滲透壓，減少肺水腫和腸道水腫等。

• 低蛋白血癥：低白蛋白血癥是危重病的常見并發(fā)癥。靜脈輸注血清白蛋白可提高血漿膠體滲透壓，促進(jìn)胃腸道營養(yǎng)的吸收和利用，降低發(fā)病率。

• 慢性肝�。貉芯勘砻�，肝硬化會伴隨機(jī)體中有效HSA濃度降低，靜脈注射HSA可以有效治療失代償性肝硬化病癥。另外，HSA可以與血管加壓藥聯(lián)合治療肝腎綜合征，提高治療效果，降低復(fù)發(fā)率。

醫(yī)療器械涂層：

在臨床應(yīng)用中，多種醫(yī)療器械不可避免會與血液直接接觸。非涂層醫(yī)療器械通常會將血漿蛋白(如纖維蛋白原)吸附在其表面，被吸附的蛋白進(jìn)一步介導(dǎo)血小板聚集，形成血小板-纖維蛋白血栓，從而誘導(dǎo)炎癥和凝血反應(yīng)甚至威脅使用者的生命。

• HSA特性及應(yīng)用

  HSA被證明具有抗血栓和抗腐蝕的特性，還能夠提供抗氧化保護(hù)，防止內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。因此，HSA涂層也被應(yīng)用于各種生物材料。研究表明，動脈血管假體材料滌綸用于動脈置換會容易引發(fā)血栓。將移植物涂覆交聯(lián)白蛋白涂層后發(fā)現(xiàn)減少了凝血活化和纖維蛋白肽的形成，以及白細(xì)胞和血小板的粘附，滌綸的短期血液相容性有顯著改善。

圖3 生物材料表面的白蛋白涂層

(引用自BioRender.com)

• 目前的一些商業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)利用了白蛋白涂層，如灌注系統(tǒng)、導(dǎo)管和插管等。例如邁柯唯（Maquet）品牌下的 Bioline 和 Safeline 兩個產(chǎn)品。以Bioline為例，通過共價鍵結(jié)合肝素和白蛋白的涂層可確保被涂層的PVC管道內(nèi)部表面平整均勻，從而減少凝血活性、血栓形成和補(bǔ)體系統(tǒng)激活。

圖4  Bioline涂層說明

(引用自Maquet.com)

藥用輔料：

• 藥物遞送系統(tǒng)（Drug Delivery System，DDS）是指在空間、時間及劑量上全面調(diào)控藥物在生物體內(nèi)分布的技術(shù)體系。其目標(biāo)是在恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)將適量的藥物遞送到正確的位置，從而增加藥物的利用效率，提高療效，降低成本，減少毒副作用。

   

• 理想藥物載體

  HSA的多功能特性使其具有優(yōu)異的藥代動力學(xué)，如延長循環(huán)半衰期，增強(qiáng)療效，降低毒性等，理所應(yīng)當(dāng)?shù)某蔀樗幬锖突�因遞送的理想載體。例如白蛋白紫杉醇（Paclitaxel For Injection Albumin Bound）——人血白蛋白作為紫杉醇助溶劑的一種藥物，不僅自身的水溶性以及抗腫瘤作用都得到了進(jìn)一步提升。研究表明，其作用機(jī)理可能是增加了紫杉醇在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的存在濃度，與白蛋白結(jié)合的紫杉醇可以通過快速交換細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分進(jìn)入細(xì)胞。同時該藥物還可以減輕對人體的毒性反應(yīng)，使用前無需特意對患者進(jìn)行脫敏處理，從而減輕患者的治療負(fù)擔(dān)。

(引用自Desai N, Trieu V, Damascelli B, Soon-Shiong P. SPARC expression correlates with tumor response to albumin-bound paclitaxel in head and neck cancer patients. Transl Oncol 2009;2:59-64.)

• 納米技術(shù)對醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的最大影響之一就是在藥物釋放系統(tǒng)(DDS)，制備納米載體最常用的構(gòu)建對象之一就是白蛋白。多種藥物和帶電分子都能與白蛋白結(jié)合，所以它們可以有效地結(jié)合到白蛋白納米載體的基質(zhì)中。白蛋白納米載體已被證明是一種有效的藥物載體，可提高抗癌藥物的殺瘤活性。許多研究已經(jīng)使用基于HSA的DDS來遞送不同的抗癌藥物，如阿霉素(DOX)。

圖6 白蛋白納米多功能載體系統(tǒng)

(引用自Karimi M, Bahrami S, Ravari SBeal. Albumin nanostructures as advanced drug delivery systems. Expert Opin Drug Deliv. 2016 Nov;13(11):1609-1623. doi: 10.1080/17425247.2016.1193149. Epub 2016 Jun 3. PMID: 27216915; PMCID: PMC5063715)

• 疫苗穩(wěn)定劑

  研究表明，人血白蛋白能夠提高疫苗凍干制品的穩(wěn)定性，可以替代明膠作為藥物的穩(wěn)定劑。為了保障疫苗使用的安全性，無動物源的rHSA成為理想選擇。美國藥典已經(jīng)明確rHSA的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為其生產(chǎn)應(yīng)用提供指導(dǎo)，國內(nèi)外一些企業(yè)已經(jīng)或正在使用rHSA替代人血白蛋白作為藥物輔料來提高其產(chǎn)品的安全性，增加市場競爭力。例如默克公司，使用rHSA作為輔料的麻腮風(fēng)三聯(lián)疫苗已經(jīng)獲得美國FDA批準(zhǔn)上市，產(chǎn)品上市多年，無不良反應(yīng)的報道。

   

細(xì)胞培養(yǎng):

• 細(xì)胞培養(yǎng)基補(bǔ)充劑

  HSA可提供對細(xì)胞生長很重要的氮和必需氨基酸，并有助于維持細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境中的PH和滲透壓平衡。

   

• 多功能抗氧化劑

  HSA具有多種配體結(jié)合能力和自由基捕獲特性，因此具有特定的抗氧化功能。HSA可以結(jié)合脂肪酸并防止其發(fā)生氧化；銅與HSA結(jié)合后，將不會參與自由基相關(guān)的氧化還原反應(yīng)；通過與半胱氨酸和谷胱甘肽結(jié)合形成蛋白質(zhì)混合二硫化物，有助于防止這些分子被氧化并提高其細(xì)胞利用度；結(jié)合膽紅素和吡哆醛-5’-磷酸鹽并防止它們發(fā)生氧化。

  HSA通常根據(jù)不同的細(xì)胞類型和培養(yǎng)應(yīng)用采取不同的濃度添加到細(xì)胞培養(yǎng)基中。

EastBumin^TM重組人白蛋白，East意為東方，與酵母的英文Yeast發(fā)音相同，是VivaCell旗下又一位新成員。該產(chǎn)品作為國內(nèi)酵母表達(dá)的重組人血白蛋白，采用新型規(guī)�；�純化工藝生產(chǎn)，GMP等級，無批間差、低內(nèi)毒素、具有高安全性和優(yōu)越的生物活性，適合多種類型細(xì)胞的生長，如間充質(zhì)干細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞和免疫細(xì)胞等。目前該產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入臨床三期試驗(yàn)，我們將為您提供最優(yōu)質(zhì)最安全的產(chǎn)品，為您的試驗(yàn)助一臂之力。

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