益比奥EPO
概述
1906年,Carnot等人将贫血动物的血清注射给兔子,2天后发现兔子血液中红细胞数量增加了20~40%,根据这一现象,Carnot等人提出存在一种体液因子,它可以调节红细胞的生成。1953年Etslev等人的工作为这种因子的存在提供了直接的证据。在实验中,发现给予贫血动物的血清后,动物体内有网织细胞生成现象,同时造血机能增强。根据前人研究的结果,Bonsdorff与Jalavisto于1948年提出了"红细胞生成素"(erythropoietin EPO)的概念,以表明该因子对红细胞生成的特异性刺激作用。
现在研究表明,红细胞生成素是一种糖蛋白,在胎儿体内由肾脏及肝脏产生,而在成人体内主要由肾脏产生。肾功能受到损害,如在慢性肾衰竭的病人中,红细胞生成素的产生受到妨碍,可导致贫血的产生。正常人体内血液中红细胞生成素的含量为10~18毫单位/毫升。当体内缺氧时,红细胞生成素的含量可提高到1000倍以上。红细胞生成素与靶细胞如骨髓细胞、脾细胞、胎儿肝细胞上特定位点结合,从而促进红细胞前体细胞的增殖、分化并成熟为红细胞,增加骨髓向循环血中红细胞的释放量。由此可见,红细胞生成素是一种重要的造血生长因子,对体内红细胞的生成起着不可缺少的调控作用。由于该体液因子能刺激红细胞的生成,同时其作用限于红细胞系,故将其命名为“红细胞生成素”是很恰当的。
红细胞生成素的分类
1.天然红细胞生成素
天然红细胞生成素是以人或动物的尿、血等为原料,经生物化学方法纯化得到的红细胞生成素。接种属不同可分为人红细胞生成素、小鼠红细胞生成素、猴红细胞生成素等。目前已知人红细胞生成素以两种形式存在,即人红细胞生成素-α(EPO-α)及人红细胞生成素子-β(EPO-β),二者氨基酸组成及顺序相同,都含有166个氨基酸残基。分子量、等电点及生物活性也都类似,差别在于二者的糖型组成不同,EPO-α含有较多的N-乙酰葡糖胺,总的含糖量也较EPO-β高。
2.非天然红细胞生成素
非天然红细胞生成素主要是指重组人红细胞生成素,即以重组DNA技术生产的红细胞生成素,将红细胞生成素的基因连接到表达载体上,用以转化CHO细胞,从细胞的培养上清中纯化得到EPO。重组人红细胞生成素与天然人红细胞生成素具有相同的体内、体外活性,比活则更高些。同天然人红细胞生成素一样,基因工程人红细胞生成素依据糖基结构的差异也可分为α、β两种,即rHEPO-α和rHEPO-β。
红细胞生成素的特性
1.EPO的化学特征
EPO是一种精蛋白,分子量约为30~39KD。天然和重组EPO脱糖基后在体外仍有很强的生物活性,但在体内却没有活性。
纯化的人尿EPO有两个链内二硫键,这两个键在变性EPO复性时折叠成有生物活性构型的过程中是必不可少
的,直接测定的人尿EPO的氨基酸顺序与从编码EPO的基因推测的氨基酸顺序相同。重组人EPO有3个N糖基化位点
(24,38,83位的天冬酰胺残基),126位的丝氨酸残基为O糖基化位点。
天然和重组的人EPO分子结构并无差别,用沉淀平衡法测定EPO分子量为30400D,其中肽键部分从其氨基酸组成序列推算为18398D,则糖链占分子量的39%。圆二色谱表明人EPO肽链骨架50%为α-螺旋,其余的为无规线团结构,两个反平行的α一螺旋组成类似于生长激素的结构。EPO分子中的糖键结构也已明确。126位O糖链的主要组成为N-NeuNACα-2→3Gal β1→3 (NeuNAC α-6) Gal NAcOH-丝氨酸。各种N连接寡糖链结构占总含糖量的百分率分别为:双末梢糖链1.4%,三末梢糖链10%,带有一个N-乙酰氨基半乳糖重复单位的三末梢糖链3.5%,四末梢糖链31.8%,带有一个、两个和三个N-乙酰氢基半乳糖重复单位的四末梢糖链分别为32.1%, 16.5%和