利用合成生物学与蛋白拓扑工程发展新型智能水凝胶材料及其在蛋白药物光控释放中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21907003
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0702.生物分子的化学生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Recent years, development of controlled drug delivery system has become a new direction in the field of medicine. Photoresponsive hydrogel materials become more attractive due to its spatial and temporal controllability. However, the existing photoresponsive hydrogel materials are often composed of polysaccharides or chemical components, which are not ideal for protein-based drugs in aspects of loading capacity,biodegradability and maintaining the drug activity. In our previous work, we have developed multiple genetically encoded protein hydrogels. Their gelation processes were quite gentle and there was no toxicity of the degradation products. Herein, based on protein engineering and topology engineering, we believe that a novel protein hydrogel material could be synthesized through genetic programming, which could be applied to light-controlled targeted protein drug release. We propose employing four-arm structured SpyCatcher protein as precursors while incorporating CarH as the photoresponsive motif to develop photoresponsive protein hydrogels. Biofilm inhibitors, PslG and PodA, will be constructed and integrated into the protein hydrogel network. Drug-loading and sustained-release properties of the photoresponsive protein hydrogels will be evaluated in mouse implant models. This study provides a novel universal strategy for controlled release of protein drugs in vivo, and opens up new opportunity for the treatment of diseases which may need remote control of drug release.
近年来,开发可控的生物大分子药物缓释体系成为了医药学领域新的发展方向。光控水凝胶体系因其时空精度的可控性受到广泛关注。但是目前已有的光控缓释体系一般为多糖或化学成分的水凝胶,在维持蛋白质药物活性、载药容量及降解物安全性上不太理想。前期我们已通过合成生物学的方法,构建出多种性能各异的蛋白质水凝胶材料,成胶过程温和,可生物降解,无毒无害。我们认为可通过适当的基因改造,结合蛋白质拓扑工程的方法,合成出新型的性能更加优越且对光响应的蛋白质水凝胶材料,应用于靶向蛋白质药物光控释放。本项目拟通过生物合成出四臂结构的SpyCatcher蛋白质作为反应前体,结合光响应基元CarH蛋白,开发可对绿光响应的水凝胶材料,并整合生物膜抑制蛋白PslG和PodA来检验该光控蛋白质水凝胶在小鼠植入物感染模型中的缓释性能。该研究提供了一个在体内进行高效蛋白质药物可控释放的普适性方法,为远程疾病治疗提供了新的思路。

结项摘要

近年来,开发可控的生物大分子药物缓释体系成为了医药学领域新的发展方向。光控水凝.胶体系因其时空精度的可控性受到广泛关注。但是目前已有的光控缓释体系一般为多糖或化学.成分的水凝胶,在维持蛋白质药物活性、载药容量及降解物安全性上不太理想。前期我们已通.过合成生物学的方法,构建出多种性能各异的蛋白质水凝胶材料,成胶过程温和,可生物降解.,无毒无害。我们认为可通过适当的基因改造,结合蛋白质拓扑工程的方法,合成出新型的性.能更加优越且对光响应的蛋白质水凝胶材料,应用于靶向蛋白质药物光控释放。本项目拟通过.生物合成出四臂结构的SpyCatcher蛋白质作为反应前体,结合光响应基元CarH蛋白,开发可对.绿光响应的水凝胶材料,并整合生物膜抑制蛋白PslG和PodA来检验该光控蛋白质水凝胶在小鼠.植入物感染模型中的缓释性能。该研究提供了一个在体内进行高效蛋白质药物可控释放的普适.性方法,为远程疾病治疗提供了新的思路。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
SpyStapler-mediated assembly of nanoparticle vaccines
SpyStapler 介导的纳米颗粒疫苗组装
  • DOI:
    10.1007/s12274-022-4951-9
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Nano Research
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Songzi Kou;Weitao Chen;Chenbo Sun;Fei Sun
  • 通讯作者:
    Fei Sun

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其他文献

新型微流控多剪切力芯片的数值模拟及其应用(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南开大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    寇松姿;孟桂先;潘雷霆;王晓旭;鞠治强;李任植
  • 通讯作者:
    李任植

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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