利用酵母细胞人工合成 DNase1

蛋白质 DNase1 是历史上最古老的生物制剂之一：它自 1958 年上市以来，目前除其他用途外，还用于治疗囊性纤维化。

　　

DNase1 蛋白是历史上最古老的生物制剂之一：它自 1958 年上市以来，目前已被用于治疗囊性纤维化等疾病。然而，在永生化仓鼠细胞中生产它需要付出巨大的努力，而且成本高昂。用成本较低的酵母细胞生产会更加经济高效。波鸿鲁尔大学解剖学和分子胚胎学系 Markus Napirei 博士领导的团队，在 Beate Brand-Saberi 教授的带领下，首次实现了这一目标。“这是多年研究的成果，可能为在酵母中生产人类 DNase1 作为生物制剂奠定基础，”研究人员表示。该研究成果于 2025 年 4 月 29 日发表在PLOS One期刊上。

热门辅助工具

酵母菌毕赤酵母（Pichia pastoris）是生产具有治疗功效的生物制剂的常用辅助材料。所需蛋白质的遗传信息通过实验室合成的人工DNA分子，在电脉冲的作用下植入酵母细胞。酵母细胞随后将该分子稳定地整合到其基因组中，读取DNA，并释放编码的蛋白质。“酵母相对于哺乳动物细胞的优势在于其培养条件经济高效、繁殖率高（无需永生化），以及对病原体的敏感性更低，”Napirei解释说。

Jan-Ole Krischek 在 Napirei 和 Hans Georg Mannherz 教授的指导下完成了博士论文，首次在毕赤酵母中表达、纯化并鉴定了人源 DNase1。研究人员惊讶地发现，尽管两种蛋白质的一级结构有 82% 相似，但这种酵母产生的人源 DNase1 却比用作参考的小鼠 DNase1 少得多。Napirei 表示：“这部分是由于这两种蛋白质独特的折叠行为。” 就生化和功能特性而言，小鼠 DNase1 在某种程度上可以作为目前正在开发的药理学改造的人类 DNase1 异构体的模型。

一个有利可图的工具

DNase1 是一种存在于体液和分泌物中的蛋白质。它的作用是降解游离DNA，以便身体能够处理或回收利用。身体可以从自身细胞和微生物的不同部位释放DNA，在某些情况下会引发疾病症状，例如囊性纤维化期间出现的症状。这种疾病会导致粘稠的支气管黏液，其中也含有DNA。人类酶 DNase1 是由仓鼠卵巢上皮细胞产生的，并于1993年上市。吸入 DNase1 可以液化富含DNA的粘稠支气管黏液，使其更容易咳出。

DNase1 也可能用于其他病理过程。这种核酸内切酶是清除中性粒细胞胞外陷阱 (NET) 的重要因素，而 NET 主要用于固定细菌病原体。在脓毒症和严重 SARS-CoV-2 感染的情况下，NET 和含有高浓度 NET 成分的微血栓的形成在病理学上会增加。“使用 DNase1 来更好地溶解这些含有 DNA 的微血栓可能很有用，”Napirei 解释说。另一个例子是使用 DNase1 溶解缺血性中风患者的脑动脉血栓，目前临床研究正在进行中。