宿主细胞对非促红细胞生成超糖基化EPO变体药代动力学及神经生物学活性的影响研究

为解决促红细胞生成素(EPO)神经治疗中因促红细胞活性导致的副作用问题，研究人员通过CHO.K1与HEK-293细胞表达三种糖基化工程改造的EPO变体（Mut 45_47/104/151_153），发现HEK细胞衍生的变体虽药代动力学参数较差，但具有更简单的糖链结构、更低免疫原性，且能同等促进神经元树突复杂性增长，为神经退行性疾病治疗提供新策略。

　　

研究背景与意义

促红细胞生成素(EPO)作为治疗贫血的经典药物，近年来因其神经保护与神经可塑性功能成为神经退行性疾病治疗的研究热点。然而，外源性EPO会激活促红细胞生成，导致非贫血患者出现血栓等严重副作用。如何保留EPO的神经活性同时消除其造血作用，成为亟待解决的难题。

阿根廷国立滨海大学（Universidad Nacional del Litoral）与布宜诺斯艾利斯大学药学院（FFyB-UBA）的研究团队另辟蹊径，通过糖基化工程改造设计出三种EPO变体（Mut 45_47、Mut 104、Mut 151_153），并创新性地采用HEK-293细胞作为生产平台，旨在模拟大脑星形胶质细胞天然产生的低唾液酸化EPO特性。这项发表于《Journal of Pharmaceutical Sciences》的研究揭示，宿主细胞的糖基化差异可显著影响EPO变体的药代动力学与神经生物学活性，为开发新一代神经治疗药物提供了关键理论依据。

关键技术方法

研究通过慢病毒转染构建HEK-293稳转细胞系，采用亲和层析纯化EPO变体；通过圆二色谱分析蛋白三级结构，质谱鉴定糖链组成；体外实验评估神经元突触形成与filopodia生长；体内实验采用大鼠模型分析药代动力学参数及海马神经元树突复杂性。

研究结果

宿主细胞决定糖链结构与药代动力学
HEK-293细胞表达的EPO变体分子量较CHO.K1衍生版本降低，酸性异构体减少，归因于其糖链结构更简单且唾液酸含量低。这导致HEK变体半衰期缩短（清除率提高），但意外发现其穿透血脑屏障(BBB)的潜力更高。

神经活性与宿主细胞无关
尽管药代动力学差异显著，两种细胞来源的变体均能同等增强体外神经元的神经突生长（neuritogenesis）、丝状伪足形成和突触发生。体内实验进一步证实，HEK变体促进树突长度增加42%、分支节点数提升41%，与CHO变体效果相当。

糖基化模式决定临床适用性
HEK变体不含CHO细胞特有的非人源免疫原性糖链（如Neu5Gc和Galα1-3Gal），且更接近内源性脑EPO的糖型特征，理论上可降低治疗中的免疫排斥风险。

结论与展望

该研究首次系统比较了CHO.K1与HEK-293细胞对EPO变体功能的影响，证明HEK平台虽牺牲部分药代动力学优势，却能产出糖链更简单、免疫风险更低且神经活性完整的治疗分子。这一发现颠覆了传统认为"长半衰期必优于短半衰期"的认知，为神经疾病治疗药物的生产平台选择提供了新标准。未来研究可进一步优化HEK表达体系，平衡药效与药代参数，推动非造血EPO变体的临床转化。