弹性蛋白样多肽融合蓖麻毒素的靶向表达与纯化：一种癌症治疗新策略

【编辑推荐】本研究针对癌症治疗中传统化疗耐药性问题，通过优化蓖麻毒素（Abrin）的密码子并融合弹性蛋白样多肽（ELP），显著提升其在E. coli中的表达效率（达总可溶蛋白70.72%）。MTT实验证实ELP融合使Abrin对LS180细胞的IC50降至4.828 μg/mL，为靶向抗癌药物开发提供新思路。

　　

癌症是全球主要死亡原因之一，预计到2040年将导致1530万人死亡。尽管放化疗取得进展，但肿瘤细胞耐药性仍是重大挑战。蓖麻毒素（Abrin）作为植物源性核糖体失活蛋白（RIP），能通过N-糖苷酶活性特异性切割真核生物28S rRNA的A4324位点，阻断蛋白质合成，其小鼠半数致死剂量（LD₅₀）仅2.8 μg/kg，抗癌潜力显著。然而，异源表达效率低、纯化成本高制约其临床应用。

为解决上述问题，研究人员开展蓖麻毒素A链（Abrin-a）的密码子优化与弹性蛋白样多肽（Elastin-Like Polypeptide, ELP）融合表达研究。通过两步PCR替换111个稀有密码子，构建pET系列载体（含His标签或ELP标签），利用大肠杆菌表达系统结合逆相变循环（Inverse Transition Cycling, ITC）纯化技术，实现高效生产。MTT法评估其对LS180和MCF-7细胞的杀伤效应。

主要技术方法

1. 密码子优化：基于E. coli偏好性替换稀有密码子
2. ELP融合表达：构建pET.native Abrin-ELP/pET.optimized Abrin-ELP载体
3. 非色谱纯化：利用ELP温度响应特性进行ITC纯化
4. 活性检测：MTT法测定IC₅₀值

研究结果
Plasmid Construction and Expression
成功克隆天然（nAbrin）与优化（oAbrin）基因，Sanger测序验证。优化后Abrin表达量提升2倍，占可溶蛋白70.72%。

Designing, cloning of the native and codon-optimized constructs
ELP融合显著增强LS180细胞毒性，优化版oAbrin-ELP的IC₅₀（4.828 μg/mL）优于天然版本（5.329 μg/mL）。

Conclusion
ELP融合不仅简化纯化流程，还通过改善蛋白稳定性或细胞摄取增强抗癌活性。该策略为靶向抗癌药物开发提供新范式。

意义
研究首次将ELP的温敏特性与Abrin的强效细胞毒性结合，突破传统色谱纯化的成本瓶颈。优化后的oAbrin-ELP在保留生物活性的同时实现高产表达，为下一代免疫毒素疗法奠定基础。论文发表于《Biochemical Engineering Journal》，通讯作者为Ali-Akbar Shahnejat-Bushehri。