什麼是人血清白蛋白及其四大應用

什麼是人血清白蛋白及其四大應用

什麼是人血清白蛋白及其四大應用


人類血清白蛋白(HSA)是在人類肝臟中合成並分泌到血液中的重要蛋白質。 HSA 約佔血漿蛋白總量的 50%,在各種生理過程中扮演關鍵角色。

什麼是人類血清白蛋白及其外觀如何?

HSA是一種水溶性單體大分子,分子量為66.5 kDa,由585個胺基酸殘基組成。在結構上,HSA 由 XNUMX 個 N 端、XNUMX 個 C 端和 XNUMX 個同源結構域組成,每個同源結構域包含兩個螺旋子結構域。值得注意的是,HSA 具有多個能夠容納不同配體(包括脂肪酸和離子)的結合袋,為藥物提供非共價結合位點。

白蛋白的 3D 結構
基於白蛋白的藥物傳遞:利用大自然來治癒疾病 - ResearchGate 上的科學人物。可從:https://www.researchgate.net/figure/Crystal-struct-of- human-serum-albumin-The-illustration-shows-the-tertiary-struct_fig2_296478720 [瀏覽日期:26 年 2023 月 XNUMX 日]

這種多功能蛋白質具有緊湊的心形結構,由 17 個內部二硫橋連接在一起。此外,HSA 在白蛋白分子表面的第 34 位 (Cys34) 具有遊離胺基酸半胱氨酸。

HSA 作為載體蛋白,促進荷爾蒙和脂肪酸的運輸,並在 pH 緩衝中發揮至關重要的作用。它還在穩定細胞外液體積和維持膠體滲透壓方面發揮關鍵作用。

值得注意的是,HSA 在血流中表現出顯著的穩定性,半衰期約為 19 天。這種長壽使其能夠有效地進出血管。鑑於這些特性,HSA 作為各種配體的優異載體脫穎而出,使其成為藥物傳輸應用的有前途的候選者。

HSA 的用途超越了其生理功能。它在製藥、診斷、治療和生物技術領域具有廣泛的應用,如下所述:

1. 人血清白蛋白作為藥物傳遞載體s

奈米醫學在製藥應用中顯示出巨大的潛力。許多奈米粒子被設計用來實現一系列關鍵功能,從有效的藥物管理到保護和提供帶來重大挑戰的治療藥物。其中,白蛋白受到了廣泛關注,由於多種令人信服的原因,它成為一種極具吸引力的藥物傳輸載體。

首先,白蛋白是血漿中最豐富的蛋白質,是藥物輸送的自然選擇。這種豐富性與與人體固有的相容性相結合,表現出高水平的生物相容性、生物降解性和值得稱讚的非免疫原性。這些屬性共同使白蛋白成為編排複雜的藥物輸送交響曲的理想候選者。

其次,白蛋白的半衰期較長,增強了其作為藥物傳遞載體的效用。除了其時間持久性之外,白蛋白的結構和構象特徵還為與多種治療藥物的多種相互作用打開了大門。這種多方面的能力有助於穩定和保護藥物,防止它們過早消除和代謝降解。這種保護作用總是會增強所施用藥物的藥物動力學特性,有望提高療效。

其次,白蛋白的半衰期較長,增強了其作為藥物傳遞載體的效用。除了其時間持久性之外,白蛋白的結構和構象特徵還為與多種治療藥物的多種相互作用打開了大門。這種多方面的能力有助於穩定和保護藥物,防止它們過早消除和代謝降解。這種保護作用總是會增強所施用藥物的藥物動力學特性,有望提高療效。

白蛋白的獨特性在於其促進被動和主動藥物靶向的能力。雖然其固有特性使其能夠透過被動機製作為藥物的有效載體,但其適應性和多功能性透過主動靶向策略擴展了藥物傳輸的界限,提升了客製化治療介入的前景。

使用基於 HSA 的奈米載體輸送治療劑的應用
使用基於 HSA 的奈米載體輸送治療劑的應用。 圖片來源:Li C、Zhang D、Pan Y、Chen B。轉載於 知識共享許可

2. 人類血清白蛋白在幹細胞治療的應用

幹細胞療法已成為跨不同臨床領域的變革性方法,為治療多種疾病帶來了希望,包括脊髓損傷、心臟病、肝病、癌症、燒傷和骨關節炎。在幹細胞治療涉及的許多複雜問題中,最重要的目標是確保最終幹細胞產品的穩定性和可靠性,這是影響療效和安全性的關鍵因素。為了實現這一目標,必須全面理解並細緻地控制整個工作流程,從細胞收穫和培養到保存和治療管理,從而優化這些卓越細胞的活力和一致性。

白蛋白作為細胞培養基中不可或缺的成分已長期存在。其促進多種細胞類型生長的能力已被充分證明,包括間質幹細胞 (MSC)、胚胎幹細胞 (ESC)、誘導多能幹細胞 (iPSC) 和免疫細胞,證明了其多方面的用途。在細胞培養中,白蛋白不僅僅是一種營養來源。它扮演著多功能儲存庫的角色,保護必需金屬和其他分子實體,從而為細胞持續生長和活力創造最佳環境。此外,白蛋白還可作為 pH 緩衝劑,穩定細胞環境,並作為抵禦毒素和活性氧自由基的強大屏障,保護脆弱的細胞免受壓力引起的傷害。

除了對細胞培養的貢獻之外,白蛋白的用途也延伸到幹細胞冷凍保存。在這裡,白蛋白的獨特屬性被證明是無價的。其卓越的表面塗層能力確保了細胞在冷凍過程中的安全。此外,白蛋白卓越的緩衝能力可維持細胞完整性所必需的 pH 平衡,同時其穩定能力可使細胞保持懸浮狀態,從而延長其在冷凍保存期間的活力窗口。這項特性在幹細胞療法中尤其重要,在幹細胞療法中,細胞的受控保存直至其用於治療用途至關重要。

白蛋白在幹細胞治療中發揮基礎作用。它作為生長促進劑、保護劑和冷凍保存冠軍的多功能性強調了其在充分利用幹細胞潛力來實現變革性醫療保健解決方案方面的重要性。隨著研究的進展,白蛋白的貢獻可能會進一步提高幹細胞療法的精確度和有效性,為患者和從業者帶來新的希望。

3. 用於診斷和治療的人血清白蛋白 應用類型

HSA 已成為多種疾病的多功能且寶貴的生物標記物,包括癌症、類風濕性關節炎、缺血、肝病、肥胖和糖尿病等疾病。值得注意的是,在患有慢性肝病的患者中,由於脂肪酸和膽紅素水平病理性升高,血漿 HSA 的構形發生了深刻的變化。這種構象的改變可能會加速不可逆的翻譯後修飾,進而降低功能性白蛋白濃度。 HSA 與疾病相關變化之間的複雜交互作用強調了其作為診斷指標的重要性。

在臨床應用中,HSA用於治療多種病症,包括休克、創傷、出血、急性呼吸窘迫症候群、血液透析、肝臟疾病和低蛋白血症。健康成人的正常血清白蛋白濃度約為 35 至 50 g/L 之間。然而,循環白蛋白水平下降(一種稱為低白蛋白血症的病症)經常困擾重症患者。這種現像在住院患者中尤其普遍,通常與肝硬化、營養不良、腎病症候群和敗血症等多種疾病有關。低白蛋白血症的治療通常涉及白蛋白輸注,這種治療措施強調了 HSA 作為臨床工具的卓越多功能性。

總之,HSA 作為診斷生物標記和治療劑的雙重作用反映了它在不斷發展的醫療保健領域的適應性和重要性。其反映疾病相關變化並作為治療方式的獨特能力使 HSA 成為尋求精準醫療和增強患者護理的關鍵貢獻者。

4. 人血清白蛋白 在疫苗製造的應用

HSA 是穩定疫苗的重要成分,為多種疫苗類型提供多種益處,包括減毒活病毒、滅活或滅活病毒、病毒樣顆粒和次單位疫苗。

HSA 的顯著特性之一在於其能夠塗覆疏水性和親水性表面,從而阻止疫苗在從生產、配製到儲存的整個生命週期中發生不良的非特異性吸附。透過包裹這些表面,HSA 充當哨兵,防止表面誘導的關鍵活性藥物成分 (API) 的展開和聚集事件。透過其結合能力,能夠進行離子和疏水相互作用,HSA 可以保護暴露的疫苗表面,避免不必要的聚集和顆粒形成,否則可能會損害疫苗功效。

HSA 的重要性也體現在其強大的抗氧化能力,作為 API 抗氧化修飾的守護者。這種保護能力歸因於遊離硫醇基團,特別是 HSA 內的半胱氨酸 34。事實證明,在氧化壓力條件下,這種未配對的半胱氨酸殘基以還原形式比 API 更容易被氧化。透過犧牲吸收氧化損傷,HSA 保護疫苗的活性成分免於發生不良改變,從而保持其功效和安全性。

一些疫苗已經利用 HSA 作為賦形劑的穩定作用。一些例子包括 MMR® II,針對麻疹、腮腺炎和德國麻疹的疫苗,以及 万力利克斯™,水痘疫苗。透過將 HSA 納入其配方中,這些疫苗利用 HSA 的獨特特性,確保疫苗產品的效力、穩定性和安全性,最終有助於免疫工作的有效性。

HSA 的多方面特性為各種創新提供了廣泛的可能性,從增強藥物輸送到支援治療和診斷分析,以及在生物技術中尋找應用。隨著正在進行的研究不斷發展,人類和臨床級 HSA 隨時準備在推動醫療保健、生物技術和其他領域的進步方面發揮關鍵作用,最終促進人類健康和整體福祉的改善。


參考

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