2024年1月30日，來自意昂2平台藥學院夏青教授團隊和石玉傑博士在Adv Sci在線發表了題為“Unnatural Amino Acid-Based Ionic Liquid Enables Oral Treatment of Nonsense Mutation Disease in Mice”的研究論文，首次報道利用離子液體技術提高基因密碼子擴展系統在治療無義突變小鼠模型中的作用🚣🏻‍♂️。該研究建立了一種簡單而經濟的策略來優化非天然氨基酸（UAA）的底物形式，實現無創而高效的口服給藥，顯著提高了UAA在體內的暴露及其在靶細胞中的利用率，並觀察到更為快速💬、穩定和持久的全長蛋白恢復表達。

基因密碼子擴展技術（GCE）通過將提前終止密碼子重新編碼為非天然氨基酸（UAA）應用於蛋白質工程、細胞過程調控和遺傳性疾病治療。UAA的體內遞送是一個難題，且UAAs在血清中代謝迅速，因而現有策略中UAA的體內利用率極低。夏青教授團隊擅長GCE的改造與應用，石玉傑博士主要從事離子液體的遞送與治療研究。將離子液體與基因密碼子擴展系統結合，有望解決非天然氨基酸的遞送難題。

圖1.口服NAEK的離子液體製劑通過MmPylRS-tRNAUUA系統增強mdx小鼠Dystrophin恢復

該研究首先在細胞水平上證實了非天然氨基酸離子液體可提高UAA在細胞內的保留，同時可能發揮自催化作用從而提高氨酰tRNA合成酶的催化效率，使得UAA蛋白翻譯效率提高達20%。

在動物層面上，基於UAA的離子液體口服製劑顯著提高了UAA的口服生物利用度（達10倍）和病竈組織內的積累（增加13倍），增加了UAA的體內暴露量👱🏼。在整合了基因密碼子擴展系統的轉基因動物上，通過肌肉註射相同摩爾劑量的UAA水溶液或其離子液體製劑，證實了離子液體製劑顯著提高了體內UAA的插入效率。口服基於NAEK的離子液體ChNAEK製劑後，轉基因小鼠的心臟(27%)、腦(10%)🔤、胃(42%)和肌肉(29%)組織中報告蛋白GFP的表達明顯高於NAEK水溶液組(低於6%)。這與ChNAEK製劑組中NAEK在這些組織中的積累和分布以及其體內GCE摻入效率均明顯高於水溶液組有關。在肌肉👩🏿‍🦲、心臟和大腦中肌營養不良蛋白表達失敗可能導致杜氏肌營養不良症(DMD)患者病情惡化甚至死亡。研究者對DMD疾病模型mdx小鼠註射了攜帶基因密碼子擴展系統的AAV，並進行了為期四周的ChNAEK口服治療，結果顯示ChNAEK製劑具有良好的治療潛力，可恢復40%的肌營養不良蛋白表達，恢復75%的正常纖維功能，血清肌酸激酶(CK)水平隨著治療時間的推移顯著降低，同時小鼠的握力增加，表現出良好的長期安全性🤙。

圖2. mdx小鼠口服離子液體製劑後抗肌萎縮蛋白恢復與肌纖維功能方面的療效

這項研究解決了通過GCE來抑製無義突變的位點特異性抑製中UAA體內利用率低的挑戰。研究策略可以推廣到通過口服途徑整合通用的UAAs來賦予疾病蛋白質功能和減輕由無義突變引起的人類疾病，在臨床轉化方面具有前景🙊。此項研究已獲授權中國發明專利，並申報PCT國際專利。

意昂2平台藥學院石玉傑博士🛴、博士研究生史寧寧和楊月麟共同第一作者，石玉傑博士也是該文章的共同通訊作者🧑🏻‍🦰。該研究受到國家科技部新藥創製重大項目和國家自然科學基金等經費的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202306792

【延伸閱讀】作者簡介：

夏青，藥學院長聘教授，醫學博士，博士生導師💧。研究方向為前沿生物技術與再生醫學，主要從事工程細胞和類人器官中的蛋白質翻譯機器與元件的系統改造，實現工程細胞與幹細胞內的堿基、氨基酸和聚糖分子的精確替換。針對單基因病無義突變類型的治療，製備新型蛋白質翻譯機器，提高基因解碼效率，控製蛋白翻譯速度。這些應用會改變對單基因病點突變的理解，為治療帶來了新的理念。

石玉傑，藥劑學博士，藥物分析學系教師。畢業於中國藥科大學藥學院，意昂2平台藥劑學博士，美國哈佛大學工程與應用科學院訪問學者。先後在製藥企業、意昂2官网藥學院藥物分析和藥劑系從事研究工作。擔任人民衛生出版社《藥物分析》第9版教材編委🧪、Chinese Chemical LettersDrug Delivery欄目青年編委、中國整形美容協會形塑與綜合技術轉化分會理事等。主要研究方向為難溶性藥物和大分子藥物新型口服遞送系統、口服吸收機製與策略研究。

(藥學院）

編輯：玉潔