融合蛋白

取自 食品百科全书

融合蛋白质fusion; fusion protein; fusion proteins; fused protein;

融合蛋白有两种不同的含义, 一种是通过DNA重组技术得到的两个基因重组后的表达产物。另一种含义就是介导两个细胞质膜融合的一组蛋白。
蛋白质或多肽的N-末端由原核DNA编码,C-末端由克隆的真核DNA编码,这样表达的蛋白质由原核多肽和真核蛋白连接在一起,称融合蛋白。

含有许多多结构域的天然蛋白是由数个多肽链片段拼接在一起而形成的。有一种观点认为，由相对较小的结构域拼装成较大的功能蛋白是自然进化的一个重要因素。即结构域是蛋白主要的功能部分，因此，在基因水平上将不同的结构域进行连接，并且使其表达成融合蛋白是形成多功能蛋白、降低原蛋白毒副作用、改造天然蛋白的首选方法。
利用基因工程技术等手段可以将不同基因或基因片段比较方便的融合在一起，融合的基因或基因片段经过表达便得到了我们所需要的含有多功能的、新型的人工融合蛋白。由于有新组分的加入，融合蛋白的性能被优化，并产生新的生物功能和活性，因此，这种新型的人工蛋白具有极高的应用价值和很好的发展前景。

一、融合蛋白的应用
由于融合蛋白技术在目的蛋白的表达及构建等方面具有不可替代的作用，因此，在医疗、制药、农业、生产、研究中都起着非常重要的作用。
（一）从整体上来看，融合蛋白可以在基因表达、酶学研究、药物设计等诸多方面得以应用。
（二）从具体上来看，融合蛋白可以用于合成DNA疫苗、制造多功能酶、研制定向药物、设计抗菌肽、进行缺血再灌注损伤治疗等方面。
（三）从临床应用方面来看，融合蛋白已经成为了治病救人的主力军，解决了很多医疗难题。融合蛋白在以下几种疾病治疗中的应用便很好的对其优势进行了阐述：
1．融合蛋白在肿瘤预防、诊断与治疗中的应用。肿瘤是机体中成熟或发育中的正常细胞，在不同有关因素的长期作用下，呈现过度增生或异常分化而形成的新生物，正常细胞的增生是有限度的，而肿瘤细胞则是无休止的增长，并且“扭曲”了正常细胞的功能，使机体发生各种病变。现在人们对肿瘤的预防、诊断与治疗的重视程度日益增加，采取的途径也多种多样。
（1）融合蛋白在肿瘤化学药物治疗中的应用。用融合蛋白作为载体，可以进行局部用药，增强了疗效，减少了副作用及不良反应，避免了传统化学药物治疗的用药剂量大、效果差、副作用大、不良反应多、必须进行全身用药等不足。（2）融合蛋白在肿瘤免疫治疗中的应用。抗肿瘤瘤苗是免疫基因治疗的主要方法。在制备瘤苗的过程中，通过对自体或异体肿瘤细胞表面进行修饰从而增强其免疫功能。至今为止，瘤苗修饰的主要手段为基因转染。但是基因转染具有难度大、耗时长、效率低、整合后的基因降解及表达不稳定等缺点。通过融合蛋白技术进行的蛋白转染法就避免了上述不足，为肿瘤免疫治疗翻开了崭新的一页。蛋白转染法具有以下优点：费时少；不需要依赖细胞自身增殖潜能即具有可转染性，因此可以用于原代细胞转染；可同时将多种融合蛋白锚定在细胞表面；无需在自体肿瘤细胞中进行基因转染，并且可在体外大量制备。目前，常用基因工程技术将糖基化磷脂酰肌醇（GPI）锚定到肿瘤细胞膜上的方法制成瘤苗，用于肿瘤免疫治疗。因为GPI信号肽具有细胞膜锚定作用，可通过GPI结构锚定于细胞表面而不跨越磷脂膜双层；CD80是重要的共刺激信号，在引起T细胞的活化启动中起着重要的作用。因此，将GPI与CD80拼接、直接整合于细胞表面，可克服基因转导法的诸多不便，为T细胞提供有利的共刺激信号，增强了T细胞的抗肿瘤作用，诱导肿瘤免疫。从而达到了预防与治疗肿瘤的作用。（3）融合蛋白在肿瘤其他治疗中的应用。除上述治疗方法以外，融合蛋白还应用于细胞因子治疗、激素治疗、放射治疗等其他治疗方法中，这些治疗方法在肿瘤治疗中都起了不可替代的作用。（4）融合蛋白在肿瘤诊断中的应用。当细胞发生病变、肿瘤在人体中出现后，机体便相应的伴有一系列的蛋白功能的改变。在这些改变中，有很多是肿瘤所特有的，就像标签一样来提示我们肿瘤的存在。这样，我们便可以利用这些“标签”来对肿瘤病人进行诊断。
滑膜肉瘤含有一个染色体易位，这段染色体易位就为我们提供了一个天然的“标签”，我们便可以通过免疫组织化学的方法和微阵列技术（蛋白芯片）检测由该易位基因转录的融合蛋白，作为肿瘤诊断的作用位点。
2．融合蛋白在结核病诊断中的应用。结核病是由结核杆菌感染引起的慢性传染病。结核菌可能侵入人体全身各种器官，但主要是侵犯肺脏，即为肺结核病。传统的结核病的诊断方法有临床症状分析、透视检查、结核菌素实验、痰涂片镜检和细菌培养。但是这些方法都有各自的弊端：临床症状发现得较晚，透视检查特异性差，痰涂片镜检敏感性低，细菌培养耗时长等等。由于血清学诊断等免疫学检测方法有着方便、简洁、省时、廉价等优点，克隆重组结核分枝杆菌特异抗原已广泛应用于结核病的血清诊断。建立该方法的关键是获得高纯度特异性性诊断抗原。结核分枝杆菌（MTB）的分泌性蛋白有多种，其中的培养滤液蛋白10（culture filtrate protein 10,
CFP10）和6000早期分泌性抗原靶（6000 early antigenic target,ESA T-6）是从短期培养的滤液中分离出来的两种低分子质量蛋白质，具有良好的免疫原性，为MTB所特有。可见，利用这些结核杆菌特有的蛋白制备成具有高纯度特异性的融合蛋白是血清学诊断结核病的新突破。
3．融合蛋白在类风湿性关节炎治疗中的应用。类风湿性关节炎(RA)是一种以对称性、侵蚀性多关节炎为主要表现的慢性、进行性、系统性、自身免疫性疾病。目前为止，临床上主要采用的药物为糖皮质激素及慢性作用药物。但是慢性药物具有很大的副作用，在使用的过程中会损害肝脏、消化道等器官。研究人员在类风湿性关节炎患者的血清和滑液中均可检测到TNF-a。90%以上的滑膜细胞表达有P55或P75TNF受体。TNF-a是一种具有多种免疫调节作用的前炎性细胞因子，并且其中和性抗体能够抑制培养的RA滑膜细胞分泌L1-β和GM-CSF，说明在类风湿性关节炎的发病机制中，TNF-α起者非常重要的作用。重组人II型肿瘤坏死因子受体-抗体融合蛋白[益赛普（etanercept）]是采用重组DNA技术生产的融合蛋白，可以特异性的阻断TNF-a与其表面受体的相互作用，是治疗类风湿性关节炎的有效途径。
4．融合蛋白在原发性胆汁性肝硬化诊断中的应用。原发性胆汁性肝硬化（Primary Biliary Cirrhosis,PBC）是一种以肝内中小胆管的非化脓性、进行性、炎性损伤为特征，最终导致肝硬化和肝衰竭的典型自身免疫疾病（AID）。抗核包膜蛋白gp210自身抗体是PBC的高度特异性抗体，因此，检测gp210抗体对抗线粒体抗体（AMA）阳性或缺乏一般临床特征的PBC确诊、病情监测以及预后评估具有重要意义。目前，我们已经应用基因工程技术手段得到了重组表达的gp210融合蛋白，应用这种融合蛋白，我们便可以较容易的对PBC患者进行特异性诊断和病人病情的监测。
5．融合蛋白在器官移植中的应用。随着医学治疗水平的不断提高，器官移植已经不仅仅是人们的梦想，经过器官移植手术而获得“重生”的患者人数在不断的增加。但是，在器官移植过程中，有一个难题一直困扰着医疗人员，即器官移植会产生排斥反应。为了解决这个难题，Linsley等在1991年首次报道用基因工程方法制备出可溶性重组CTLA-4Ig融合蛋白。CTLA-4Ig是细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）与IgG Fc段的基因重组融合蛋白，可阻断抗原特异性T细胞活化过程起重要作用的BT-CD28共刺激通路，从而导致这类T细胞的无能或凋亡，对控制器官移植排斥反应的发生具有重要作用。目前，CTLA-4Ig融合蛋白已经在多种器官移植实验中明显延长了移植物 的存活时间甚至诱导出了免疫耐受。这些研究都为CTLA-4Ig融合蛋白的临床应用提供了依据，并且为解决器官移植中存在排斥反应的难题奠定了基础。
6．融合蛋白在系膜增生性肾小球肾炎治疗中的应用。系膜增生性肾小球肾炎（MsPGN）是一种肾脏病理表现为弥漫性肾小球系膜细胞（MC）增生，伴有不同程度的细胞外基质（ECM）增加的肾小球疾病。MsPGN是我国最常见的原发性肾小球肾炎，也是导致肾衰竭的主要致病因素之一。
MsPGN的主要病理特征为ECM的聚集。研究发现PC-1NF融合蛋白能减少ECM的聚集，其机制可能是:(1)PC-1NF融合蛋白与肾小球系膜细胞（RMC）细胞膜上的受体结合后，通过蛋白激酶(PKC)-α信号转导通路，抑制细胞核因子c-jun与c-fos的表达，对RMC增殖及ECM合成产生显著的抑制作用；(2)PC-1NF融合蛋白与RMC细胞膜上的受体结合后，通过上调促进ECM降解的基质蛋白酶MMP2和抑制ECM降解的TIMP1之间的比值，促进ECM的降解。由此可见，PC-1NF融合蛋白在MsPGN的治疗中起了非常重要的作用，并且也为MsPGN新药的开发提供了很好的科学依据。

二、融合蛋白的发展前景
经过科研人员十几年的努力，利用基因工程技术手段构建起来的融合蛋白已经在很多研究领域得到广泛应用。融合蛋白可以优化蛋白结构、产生新的功能，和天然蛋白相比具有很多优越性，在疾病治疗中具有举足轻重的地位，为科学界带来了新的曙光。我们可以预期，随着科学的进一步发展，人们对蛋白结构和功能的认识将进一步加深，对融合蛋白的研究和应用将进一步推广。 　　
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