Nature子刊：一种新的液体蛋白配方可以帮助冷藏疫苗和蛋白质类药物

宾州大学公园一种新的储存技术可以使蛋白质类药物和疫苗在不冷藏的情况下保持稳定。这一发现由宾夕法尼亚州立大学的研究人员领导，可以消除数百种救命药物的冷藏需求，如胰岛素、单克隆抗体和病毒疫苗。

“超过80%的生物药物和90%的疫苗需要温度控制的条件。这种方法可以彻底改变它们的储存和分配，使它们更容易获得，对每个人来说都负担得起，”宾夕法尼亚州立大学生物医学工程早期职业教授、研究负责人斯科特·梅迪纳（Scott Medina）说。“这将节省目前在整个供应链中用于保持这些产品低温的数十亿美元，并有可能在无法持续冷藏的环境中使用蛋白质疗法。”

这项研究最近发表在《自然通讯》杂志上。研究组通过一系列实验，用全氟碳油代替了蛋白质类药物中常用的水基溶液，并测试了具有抗体和酶等一系列健康相关功能的5种不同蛋白质。

当在小鼠身上进行测试时，研究人员发现这种新溶液和冷藏溶液一样有效，而且没有毒性迹象，这意味着这种油基溶液对健康没有不利影响。

研究人员还发现，油基溶液对蛋白质样品是天然无菌的，并指出它们不会被细菌、真菌或病毒污染，这些细菌、真菌或病毒需要水基环境才能生长和生存。

有一个问题：蛋白质在水基环境中均匀地分布在液体中。梅迪纳解释说，在油中，它们不那么容易溶解。因此，研究小组开发了一种表面活性剂——一种覆盖在蛋白质表面的分子——以某种方式保护蛋白质表面，使其在整个溶液中均匀分散。

表面活性剂还在蛋白质周围形成了一层保护壳，使其保持稳定，即使在华氏212度的温度下也不会分解，而华氏212度通常会导致水沸腾。

“把它想象成蛋白质的雨衣，”梅迪纳说，他也隶属于宾夕法尼亚州立大学哈克生命科学研究所。“就像雨衣让你保持干燥一样，这种保护壳可以保护蛋白质免受热量和污染，使其保持稳定和功能。”

麦地那解释说，基于蛋白质的药物和疫苗通常对热、光和运动很敏感，所有这些都会导致它们随着时间的推移失去结构和功能。冷藏有助于减缓这种降解过程，因此药物在服用前将保持有效。

麦地那说：“在高温下，蛋白质会开始展开，变得不活跃。”“展开的发生是因为当温度升高时，水分子的能量会将蛋白质拉开并展开。正因为如此，蛋白质疗法通常必须储存在冰箱或冰柜里，以防止展开的发生。”

麦地那说，这些发现有可能限制或消除冷链物流。冷链物流是将治疗药物从生产地点运送到各个配送中心，然后再给病人使用的供应网络。

2020年，另一组研究人员发现，到2026年，全球冷链物流预计将耗资580亿美元。

梅迪纳说：“如果在这个过程中出现问题，蛋白质治疗的活性可能会丧失，药物可能不再有效，或者药物被污染，病人可能会受到伤害。”

研究人员说，他们的方法有可能降低制药公司的成本和障碍，这可能会节省更多的资金，并为需要这些疗法的患者提供更好的治疗途径。

梅迪纳说：“这种新方法还可以降低障碍，使药物能够在资源匮乏的环境中分发给所有人群。”“我们甚至可以将其用于战场上的那些需要这些疗法但无法获得冷藏的地方。”

在未来，研究人员的目标是证明他们的方法可以与其他蛋白质一起工作，并与制药公司合作，以稳定可用于一系列药物的蛋白质分子或肽。

Medina说：“我们目前正在争取专利权，并希望与制药公司合作，使它们的蛋白质产品更稳定、更容易获得。”

该团队包括兽医和生物医学科学副教授Girish Kirimanjeswara；Atip Lawanprasert， Mariangely González Vargas和Arishya Dewan，宾夕法尼亚州立大学研究生；以及博士后学者Harminder Singh；和Sopida Pimcharoen。美国国防部高级研究计划局资助了这项工作。