基于IC-Tagging纳米封装技术的口服多肽递送平台：AvPAL的体外稳定化及胃肠道抗性荧光素酶制剂开发

为解决苯丙酮尿症(PKU)患者口服多肽药物的胃肠道(GI)不稳定性难题，西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学团队开发了基于IC-Tagging系统的纳米球(NS)封装技术。研究通过将蓝藻来源苯丙氨酸解氨酶(AvPAL)与荧光素酶(NLuc)封装于病毒蛋白muNS-Mi形成的纳米结构中，并采用壳聚糖涂层，显著提升了酶在极端pH、蛋白酶环境及长期储存中的稳定性。小鼠实验证实该制剂可完整通过胃肠道并保持活性，为口服酶替代疗法提供了创新解决方案。

　　

苯丙酮尿症(PKU)作为一种遗传性氨基酸代谢疾病，目前主要依靠严格限制苯丙氨酸(Phe)摄入的饮食疗法，但患者依从性差且易导致营养不良。虽然皮下注射聚乙二醇化蓝藻苯丙氨酸解氨酶(pegvaliase)已获批临床应用，但其免疫原性、频繁注射需求和高成本限制了普及。面对这一困境，开发口服酶制剂成为极具吸引力的替代方案，但胃肠道(GI)的酸性环境和蛋白酶严重制约了多肽药物的有效性。

西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学的研究团队在《Materials Today Bio》发表研究，利用病毒来源的muNS-Mi蛋白自组装特性，建立了名为IC-Tagging的创新纳米封装平台。该系统通过"Intercoil"标签(IC)实现目标蛋白的单步细胞内封装，形成400-500纳米的蛋白纳米球(NS)，并进一步采用壳聚糖涂层增强稳定性。研究选取来自多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)的AvPAL和报告基因NanoLuc荧光素酶(NLuc)作为模型，系统评估了该技术在酶稳定性保护和口服递送中的应用潜力。

关键技术包括：1) 通过原核表达系统生产IC标签融合的AvPAL与muNS-Mi共表达纳米球；2) 动态光散射(DLS)和电泳光散射(ELS)表征纳米颗粒特性；3) 体外模拟胃肠道环境评估酶活性保留率；4) 小鼠口服给药后通过活体成像系统(IVIS)追踪纳米球生物分布。

表达优化与壳聚糖涂层
研究发现N端IC标签的AvPAL在18℃自诱导培养基中表达时活性最佳，而C端标签会导致活性丧失73%。透射电镜(TEM)证实纳米球成功封装酶分子，壳聚糖涂层使Zeta电位从-26 mV转为+5 mV，且不影响酶动力学参数(K_M
≈100 μM，k_cat
≈1.4 s^-1
)。

温度与pH稳定性
纳米封装使AvPAL在60℃时相对活性提升至253%(游离酶仅153%)，80℃孵育6小时后仍保留33%活性(游离酶完全失活)。在pH 2-4的极端条件下，封装酶24小时后活性保持稳定，而游离酶1小时内即失活。

蛋白酶抗性
胰蛋白酶(45 μg/mL)处理1小时后，壳聚糖涂层的纳米球保留82%活性(未涂层65%，游离酶<16%)。针对胃蛋白酶的实验显示，涂层与未涂层纳米球均能维持22%残余活性，显著优于立即失活的游离酶。

体内递送验证
口服给予负载NLuc的纳米球后，活体成像显示酶活性在小鼠胃部持续2小时。离体分析发现4小时后涂层纳米球在肝脏和粪便中均检测到显著信号，证实其完整通过胃肠道的能力。壳聚糖涂层组的粪便发光强度较未涂层组高3.7倍。

该研究突破性地解决了口服多肽药物的三大瓶颈：1) 酸性环境不稳定性；2) 蛋白酶降解；3) 系统吸收效率低。IC-Tagging平台独特的"生产-封装"一体化流程，相比传统PEG化或脂质体技术具有显著成本优势。特别值得注意的是，纳米球保护下的酶无需释放即可发挥活性，这种"原位催化"特性为设计口服生物传感器开辟了新思路。研究者Daniel Abella-López等已就此技术提交专利，未来在PKU治疗及其他需要口服蛋白质药物的领域(如糖尿病、炎症性肠病)具有广阔转化前景。