Fc融合蛋白及纯化方法

一、什么是FC融合蛋白？

Fc融合蛋白是利用基因工程技术，把免疫球蛋白的Fc段结合到某种具有生物学活性功能的蛋白分子上而形成的一种新型的重组蛋白，为原来的功能蛋白附加了抗体的性质。

二、Fc融合蛋白有哪些优点？

1. 长效性

这类蛋白制成的药物在血浆内有比较长的半衰期，Fc 片段通过 CH2-CH3 与 FcRn 结合并呈 pH 依赖性：在 pH 7.4 的生理条件下，FcRn 与Fc 不结合；在细胞内涵体 pH 6.0~6.5

2. 稳定性

Fc融合蛋白可以通过 Fc 铰链区的二硫键连接形成稳定的二聚体，进一步通过对二硫键的基因工程改造和修饰，还可以使 Fc 融合蛋白聚集成六聚体复合物。Fc 区域可以独立折叠，保证伴侣分子体内外的稳定性。

三、FC融合蛋白的纯化方法是什么？

由于FC融合蛋白具有与抗体相似的FC端，因此可以采用抗体纯化方式进行纯化。目前应用最广泛的抗体纯化方法是亲和层析和离子交换层析方法。

由于Protein A具有结合抗体FC端的天然特异性，而重组Protein A又具有耐碱性突变性，所以给工业化分离纯化抗体提供了帮助。通过第一步亲和捕获、第二步阴离子交换层析中度纯化和第三步阳离子交换层析精纯方式，可以获得纯度较高的FC融合蛋白。但由于FC融合蛋白稳定性较差，在溶液中存在大量聚集体，较易发生结构折叠，这就导致在纯化FC融合蛋白过程中收率一直很低，即便使用高载的亲和填料，其载量也就在20mg/ml左右，因此在FC融合蛋白的分离纯化过程中，高载的亲和填料优势并不显著。

科诺赛生物研发生产Protein A ChromroseTM 亲和层析介质（图1）的以高度交联的琼脂糖为基球，利用特有的微球改性技术以增强其机械强度， 使其在载量、流速、耐碱性、配基脱落、HCP残留、纯度、回收率等方面有明显优势。

图1. 科诺赛生物Protein A ChromroseTM 亲和层析介质

四、Fc融合蛋白的应用领域有哪些？

1、药物领域

常规的蛋白类药物由于其在血浆内半衰期短，因此要进行长时间大剂量的给药，从而产生严重的不良反应，而Fc融合蛋白可以显著提高药物的半衰期，而且可以通过改良进获得更长的时间，比如阿斯利康的 Motavizumab-YTE 突变体的 Fc 段含有3个突变： “YTE”，即 252、254 和 256 位的蛋氨酸、丝氨酸和苏氨酸分别被酪氨酸、T 和谷氨酸替换，Ⅰ期临床研究证实本品在健康人体内的血浆半衰期达到100天，约为 Motavizumab 原型的 2~4 倍，而清除率仅为原型的 71%~86%。

截止2019年，由FDA批准上市的Fc融合蛋白类药物主要有7种，都是通过重组内源性多肽或其突变体与Fc片段融合而成，其中大部分涉及自身免疫性疾病的治疗；在表达方式上，除了少数使用用大肠杆菌外，其余都是通过哺乳动物细胞表达。

FDA批准的Fc融合蛋白类药物

2、疫苗领域

Fc融合蛋白的功能蛋白部分可以是细胞因子、毒素、受体、酶、抗原肽等，因此我们可以通过一系列方法得到相应的抗原以后加上Fc段作为抗原的运载工具，靶向结合上APC（表面能表达FcR），缩短抗原在血浆中的游离时间，减少蛋白酶对抗原的降解，提高抗原半衰期，从而加强抗原的呈递。随着细胞内能够结合Fc并影响免疫反应的受体蛋白不断被发现，Fc融合蛋白类疫苗能结合的受体将不仅仅局限于APC，应用前景也将大大扩展。

其他应用 Fc融合蛋白稳定性相较于单一的功能蛋白更好，并且可以通过Fc与Pprotein A/G的结合作用，将Fc融合蛋白绑定在连有Protein A/G的固相载体上，构建蛋白微阵列或微球，从而捕获复杂组分（血液、组织液、细胞裂解液等等）中能与之特异性结合的待测蛋白，以探索蛋白之间的相互作用。