编辑推荐：
为解决白蛋白融合生物药因 C 端酶切致 FcRn 结合减弱、半衰期缩短的问题，研究人员以 GLP-1 为模型，通过氨基酸突变（E505Q、T527M、K573P，QMP）工程化改造白蛋白。发现 QMP 可补偿酶切导致的结合力下降，使融合蛋白半衰期延长 2 倍，为长效生物药设计提供新策略。
在生物药开发领域，如何延长短半衰期药物的体内作用时间一直是关键挑战。以胰高血糖素样肽 - 1（GLP-1）为例，其天然形式因易被二肽基肽酶 - 4（DDP-4）降解且经肾快速排泄，血浆半衰期仅 2 分钟，限制了临床应用。尽管将 GLP-1 与人白蛋白融合（如阿必鲁肽）可通过新生儿 Fc 受体（FcRn）介导的循环机制延长半衰期至数天，但白蛋白 C 端亮氨酸残基（L585）易被羧肽酶 A（CPA）切除，导致 FcRn 结合力下降 5 倍，半衰期骤减至 3.5 天。这一现象提示，传统白蛋白融合设计未充分考虑 C 端酶切对药代动力学的影响，亟需开发既能抵抗酶切又维持 FcRn 结合的工程化策略。
挪威奥斯陆大学医院和奥斯陆大学的研究团队针对这一问题展开研究，旨在通过改造白蛋白结构，解决 C 端酶切与 FcRn 结合的矛盾。研究成果发表于《Communications Biology》，为优化白蛋白融合生物药的长效性提供了关键突破。
研究采用的主要技术方法包括：表面等离子体共振（SPR）测定蛋白 - 受体结合动力学，酶联免疫吸附试验（ELISA）分析 pH 依赖性结合特性，细胞回收试验（HERA）评估 FcRn 介导的细胞内循环效率，以及在表达人 FcRn 的转基因小鼠（Tg32）中进行药代动力学（PK）和药效学（PD）研究。此外，通过液相色谱 - 质谱联用（LC-MS/MS）验证酶切位点，纳米差示扫描荧光法（nanoDSF）检测蛋白热稳定性。
L585 位点氨基酸性质对 FcRn 结合的关键作用
研究首先系统替换白蛋白 L585 位点氨基酸，发现仅异亮氨酸（I）、甲硫氨酸（M）、缬氨酸（V）等分支脂肪族或蛋氨酸可维持 FcRn 结合亲和力，而其他氨基酸替换均导致解离加速。然而，这些抗性氨基酸仍可被 CPA 酶切，表明无法通过单纯替换 L585 规避酶切并保留结合能力。这一结果揭示了白蛋白 C 端结构对 FcRn 识别的严格要求，即需特定疏水性侧链维持结构柔性。
QMP 突变补偿酶切导致的 FcRn 结合缺陷
在 DIII 结构域引入 E505Q、T527M、K573P（QMP）突变后，即使 L585 被切除（QMP/LX），白蛋白仍能维持与 FcRn 的强结合。SPR 显示，QMP 野生型（KD=0.3 nM）和酶切型（QMP/LX，KD=0.9 nM）的结合亲和力均显著高于野生型白蛋白（KD=635.6 nM）。ELISA 证实，QMP/LX 在 pH 5.5 下的结合能力与完整 QMP 无差异，且保持严格的 pH 依赖性解离特性（pH 7.4 不结合）。细胞回收试验显示，QMP/LX 的回收效率与完整 QMP 相当，均为野生型白蛋白的 8-10 倍，表明突变有效补偿了酶切导致的功能缺陷。
QMP 工程化对 GLP-1 融合蛋白药代动力学的优化
将 QMP 突变引入 GLP-1 白蛋白融合蛋白（GLP-1 QMP）后，其在转基因小鼠中的血浆半衰期较野生型融合蛋白（GLP-1 WT）延长 2 倍（2.7-3.3 天 vs 1.3 天），清除率降低 3 倍。无论是静脉（IV）还是皮下（SC）注射，QMP 工程化均显著提高药物暴露量，例如 SC 注射后曲线下面积（AUC）增加 3.1 倍。葡萄糖耐量试验（GTT）显示，GLP-1 QMP 在给药 6 小时后仍能有效抑制血糖波动，胰岛素分泌量较 GLP-1 WT 提高近 2 倍，证明其长效降糖能力。
机制解析与临床转化意义
结构分析表明，QMP 突变通过增强 FcRn 在酸性内体环境中的结合稳定性，抵消了 L585 缺失导致的构象波动。热力学数据显示，QMP/LX 与野生型白蛋白热稳定性相近（Tm=64.2°C vs 63.7°C），表明突变未破坏蛋白整体结构。此外，QMP 策略在凝血因子 IX（FIX）和血管紧张素转换酶 2（ACE2）等其他白蛋白融合系统中同样有效，验证了其普适性。
讨论指出，传统白蛋白融合设计因 C 端暴露易受 CPA 攻击，而 QMP 工程化通过改造 FcRn 结合界面，使融合蛋白即使在酶切后仍能高效循环。这一策略突破了天然白蛋白的局限性，为开发更稳定的长效生物药提供了新范式。与依赖脂肪酸偶联的策略（如司美格鲁肽）相比，QMP 技术可直接通过基因工程实现，无需依赖内源性白蛋白，具有更广的适用性和可控性。未来研究需进一步在糖尿病动物模型中验证其治疗效果，并探索在其他短半衰期蛋白（如细胞因子、抗体片段）中的应用潜力。
该研究不仅揭示了白蛋白 - FcRn 相互作用的分子机制，更通过工程化改造提供了切实可行的解决方案，有望推动新一代长效生物药的临床开发，为糖尿病等慢性病的治疗带来革新。
