人IgG1 Fc CH 2结构域调控cholix毒素转胞吞途径实现高效口服治疗性蛋白递送

本研究针对治疗性蛋白口服递送效率低的难题，创新性地将人IgG1 Fc CH 2结构域与霍乱弧菌外毒素cholix（Chx）载体融合，通过重编程转胞吞途径避开顶端furin+ 囊泡区室，使嵌合体精准抵达基底侧furin+ 区室释放人生长激素（hGH），最终实现4%的系统递送效率，为口服生物制剂开发提供新策略。

　　

在生物医药领域，治疗性蛋白的口服递送长期面临肠道上皮屏障的严峻挑战。胃酸降解、酶解作用以及上皮细胞紧密连接形成的物理屏障，使得胰岛素、抗体等大分子药物必须依赖注射给药，极大影响患者依从性。霍乱弧菌分泌的cholix（Chx）毒素却展现出非凡能力——其N端结构域能高效穿越肠上皮细胞，通过受体介导的内吞（RME）和囊泡转运完成从顶端到基底侧（A→B）的转胞吞，最终靶向固有层细胞。这一现象启发了科学家将其改造为"分子特洛伊木马"，但早期构建的Chx-IL-10嵌合体仅能将药物递送至局部组织，无法满足需要全身作用的蛋白药物需求。

为突破这一局限，Applied Molecular Transport Inc.的研究团队在《Journal of Controlled Release》发表重要成果。他们发现Chx天然转胞吞途径需穿越顶端和基底侧两处furin⁺
区室，而顶端区室过早的蛋白酶切割会导致药物载体解离失效。通过创新性地融合人IgG1 Fc C_H
2结构域与Chx₁₉₇
载体，并设计furin切割序列（FCS）连接人生长激素（hGH），成功将嵌合体转运路径重定向至避开顶端furin⁺
区室，最终在基底侧区室释放活性hGH，实现4%的系统递送效率。

关键技术包括：大鼠回肠灌注模型评估递送效率；免疫荧光共定位分析C_H
2-Chx₁₉₇
与Fc受体样A蛋白（FCRLA）的相互作用；蛋白质工程构建含优化FCS（L1序列）的嵌合体；大豆胰蛋白酶抑制剂（SBTI）阻断实验验证furin功能。

【Furin在肠上皮细胞内的重分布】
研究发现Chx载体可诱导furin蛋白酶从高尔基体向顶端内体区室迁移，这种应激响应导致常规Chx-FCS-hGH嵌合体在顶端区室过早解离。通过SBTI抑制实验证实，furin不仅参与切割，更在早期内吞运输中起关键作用。

【C_H
2结构域的路径重编程机制】
C_H
2-Chx₁₉₇
嵌合体通过结合肠上皮细胞顶端的FCRLA蛋白，避开典型的内吞-回收路径。共聚焦显微镜显示该嵌合体在摄入15分钟后即与FCRLA囊泡共定位，而野生型Chx则进入不同的转运途径。

【基底侧释放效率验证】
使用优化的大鼠回肠灌注系统，检测到4%的hGH进入体循环，质谱分析证实其为完整活性形式。相较传统Chx载体仅0.1%的递送率，C_H
2修饰使效率提升40倍。

这项研究开创性地证明：通过理性设计融合蛋白可重编程生物载体的天然转运路径。C_H
2结构域与Chx的协同作用，既保留了毒素穿越上皮屏障的高效性，又通过规避顶端蛋白酶区室解决了过早解离难题。该策略为口服胰岛素、抗体药物等需全身作用的生物制剂提供了全新解决方案，其模块化设计理念还可拓展至其他治疗性蛋白的递送系统开发。值得注意的是，研究中发现的FCRLA介导的转运新途径，也为理解IgG Fc片段在黏膜免疫中的潜在功能提供了新视角。