IL-1是多种炎性细胞因子的开关，IL-1通路失调会导致免疫性疾病发生，引发慢性组织、器官炎症。

IL-1RA是IL-1的一种天然拮抗性配体，表现非常好的广谱抗炎作用，不过直接药用半衰期较短，为此人们已设计多种递送策略来保证IL-1RA在靶点位置的稳态、持续性释放。

蛋白、肽融合

1. 弹性蛋白样多肽（ELP）

ELP由一种细胞外基质蛋白：弹性蛋白的前体——原弹性蛋白疏水域氨基酸序列产生，常用基序为（VPGXG）n，具有逆温度相变特性，可减少全身暴露。关节内注射可缓慢溶解，延长药物作用时间。

研究中，ELP可以将ELP分别于IL-1RA的N-与C-端进行了融合，得到的融合因子都比IL-1RA生物活性低，不过C端融合比N端融合活性高约75%。融合位置需要考虑。

2. 人血清白蛋白（HSA）

HSA分布广泛，拥有19天半衰期，混杂的免疫功能非常少，HSA融合技术已用于多种药物半衰期延长。

HSA融合IL-1RA后，体外活性与IL-1RA相似。

3. 白蛋白域抗体（AlbudAbs）

人域抗体（dAb）分子量11-13kDa，融合后只轻微增加药物分子量，对于小分子量药物非常重要。AlbudAbs融合药物半衰期与HSA相同，稳定的同时还拥有高度的特异性。

AlbudAbs-IL1RA融合药物在小鼠血清中孵育1.5天有超过90%完整性，半衰期t1/2=4.3h（相比IL-1RA半衰期t1/2=2min）。不过比单独的AlbudAbs和其他融合蛋白低，可能因为IL-1RA存在其他清除机制，因此在目标蛋白选择上需要注意下。

非生物活性剂型

基于可生物降解、生物相容性的递送策略，可避免机体对微生物的抗性。

4. PLGA微球

是乳酸与乙醇酸通过酯键连接形成的聚合物，给药后被酯酶水解释放药物，随后通过代谢清除。

使用PLGA包裹IL-1RA后，显著增加了IL-1RA半衰期，在黑色素瘤小鼠中减轻了肿瘤血管化和肺转移。不过PLGA疏水，而IL-1RA亲水，难封装。

5. 聚乙二醇（PEG）

使用最广泛的聚醚化合物，是目前最成功的融合材料。PEG化和延长天然蛋白半衰期、降低免疫原性、改善药代动力学、药效学特性。

有人做过两个PEG-IL1RA：赖氨基靶标（SCM-PEG，赖氨酸残基）、硫醇靶标（MBS-PEG，半胱氨酸残基）。结果中可能因PEG屏蔽了免疫原性表位，两类药物的结合亲和力均有所降低。

6. 热可逆复合凝胶

由两个带相反电荷的大分子通过静电相互作用形成，使复合凝胶内蛋白稳定性延长。

有研究在凝胶内添加甲基纤维素作为热负敏分子，使药物初始爆发性释放减少，持续时间延长。

7. 自组装纳米粒子

多数微囊化使用的聚合物为疏水性，药物装载效率差。有人使用对硝基苯酚（pNP）修饰μ-RAFT试剂组装成了一种亚微米级颗粒，以此聚合TEGM单体产生了亲水共聚物。

这种共聚物无细胞毒性，连接IL-1RA后将半衰期从0.96天延长到3.01天，膝关节注射未引起软骨形态改变。

8. 葡聚糖微粒

在被聚合物包裹后的释放过程中，IL-1RA暴露于水/油界面可能会失去生物活性，有人将IL-1RA、葡聚糖、PEG共同溶解在水中，随后冻干，再（用二氯甲烷洗涤）取出PEG，制成负载IL-1RA的葡聚糖微粒。

这种方式包封率98.5%，并且由此微粒释放的IL-1RA活性与原始IL-1RA几乎相当。葡聚糖提高了包封率，降低了单体聚集速率，显著提高了IL-1RA的体外活性。

9. PF127温敏凝胶

PF127在浓度为20-35%时具有热可逆和热敏特性，体温下可溶解在缓冲液中，与蛋白融合简单，可避免暴露于过热环境和其他化学物质中。

装载IL-1RA的PF127在体外没有爆发式释放，体内半衰期为12h左右。在T2DM大鼠中减少了疾病严重程度。

10. 工程重组菌

重组菌可以用来避免蛋白递送系统的一些限制，比如纯化材料的稳定性、成本问题。而且同时充当蛋白质药物的细胞工厂和递送系统，常为黏膜递送。

活细菌通过定植进入宿主器官，不会像细菌纯化一样引起强烈的免疫反应。在细菌载体中整合蛋白编码基因可实现耐久性控制，这种黏膜递送系统已应用于细胞因子、疫苗、抗体药物。

基因治疗

11. mRNA药物

在一项研究中，将装有编码IL-1RA的mRNA的纳米胶束对关节炎大鼠模型进行关节内注射，单次使用抑制疾病进展时间达4周，在椎间盘、关节软骨中提供广泛的的IL-1RA蛋白表达。

mRNA类药物的一个潜在问题就是易细胞因子释放综合征（CRS）。而这种递送方式没有引起促炎性IL-6、TNFα表达水平升高，与IL-1RA本身特性比较契合。IL-1RA可用于防止mRNA疫苗的CRS。

12. 细胞移植递送

最近，研究人员使用编码IL-1RA的慢病毒（LV）对自体造血干细胞（HSPC）进行转导，随后重新植入体内。在几种小鼠炎症模型中具有抑制中性粒细胞募集、预防全身炎症、降低疾病严重程度的作用。

同时HSPC能够保持增殖、分化能力，可以成为不同的免疫细胞亚群，因此也没有带来毒副作用。

小结

体外IL-1RA数量需要是IL-1的10-100倍才能抑制50%IL-1的功能，而体内则需 IL-1的100-1000倍才能完全抑制IL-1。

以减少药用量、副作用，增强疗效为目的，IL-1RA的递送方案也在不断探索、优化，各类方案也不会非相互独立。

参考资料

Akash MS, Rehman K, Chen S. IL-1Ra and its delivery strategies: inserting the association in perspective. Pharm Res. 2013 Nov;30(11):2951-66.

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Tahtinen S et al. IL-1 and IL-1ra are key regulators of the inflammatory response to RNA vaccines. Nat Immunol. 2022 Apr;23(4):532-542. 

Colantuoni M et al. Constitutive IL-1RA production by modified immune cells protects against IL-1-mediated inflammatory disorders. Sci Transl Med. 2023 May 31;15(698):eade3856 

来源： 闲谈 Immunology 2023-06-12   

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