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近日，中國科學院合肥物質院強磁場中心王俊峰研究員課題組基于對人源鐵蛋白分子結構的深入理解，依托穩態強磁場實驗裝置，成功開發了新型熱敏感型鐵蛋白突變體，實現了化療藥物阿霉素的簡便高效裝載，相關成果發表在國際期刊International Journal of Biological Macromolecules上。
人源鐵蛋白可以通過自組裝形成均一穩定的納米籠，在過去的幾十年里，利用這種獨特的天然靶向能力和納米籠結構，人源鐵蛋白已經被廣泛用于藥物分子、成像劑、核酸等的裝載，并用于多種疾病的診斷和治療。然而，目前已提出的鐵蛋白藥物裝載策略步驟復雜，反應條件較為苛刻（如高溫、強酸/堿等），導致藥物裝載率和蛋白質回收率較低，限制了鐵蛋白納米藥物的臨床應用。
在本研究中，通過對鐵蛋白表面八個三相親水通道和六個四相疏水通道結構的深入分析，研究團隊成功預測了鐵蛋白四相通道結構域與熱敏性之間的關聯。在此基礎上，研究團隊構建了一種新型的高效熱敏感型鐵蛋白突變體（Ecut-HFn），通過結合銅離子的輔助作用，成功實現了低溫條件下的一步法藥物裝載。這種新型的鐵蛋白藥物裝載策略具有以下優點：1. 整個封裝過程在相對溫和的條件下進行（45 ），無需使用酸/堿試劑或其他變性劑，也無需高溫處理，經濟環保。這意味著它適用于裝載一些不耐受酸堿和高溫條件的藥物或食品中的生物活性成分。2. 鐵蛋白的殼狀結構保持完整，幾乎沒有涉及到蛋白的解聚，因此蛋白質回收率較高（蛋白回收率約90%），且仍保留了鐵蛋白天然的腫瘤靶向能力。3. 藥物裝載效率明顯提高（約110個阿霉素/蛋白籠）。
該研究不僅深入揭示了鐵蛋白四相通道結構域與熱敏性的構效關系，而且為拓展基于人源鐵蛋白結構改造的新型藥物裝載方式提供了重要思路。
強磁場中心博士研究生夏海寧與博士后許黃濤為論文的共同第一作者，強磁場中心王俊峰研究員、馬坤副研究員為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金、合肥市自然科學基金，中國科學院合肥物質院院長基金等項目的經費資助。
文章鏈接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0141813023038709
圖. 銅離子輔助Ecut-HFn熱響應載藥示意圖
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