糖尿病视网膜病变、年龄相关性黄斑变性等疾病会引起眼底部位的血管增生，使视功能受到严重损害，甚至失明。目前，临床上大都采用眼内注射或激光光凝法治疗眼底血管增生，而这些方式往往会造成视网膜严重不可逆损伤。因此，寻找能够防治眼内血管生成且副作用小的药物具有重大的社会和经济意义。内皮抑素(endostatin，Es)是一种内源性血管内皮细胞增殖的强效抑制剂，我国已将重组人血管内皮抑素研制成具有自主知识产权的国家一类新药(Endostar，即恩度、YH16)用以治疗非小细胞肺癌。与传统化疗药物相比，Es具有毒副作用小、不易产生耐药性等优点。Es不仅在治疗肿瘤方面有其独特的优势，在防治眼部新生血管性疾病方面也取得一些可喜的成就。研究证明，通过球结膜下注射、玻璃体腔注射，Es及Es基因均可抑制眼部新生血管的形成。但是，由于Es是生物大分子，不能透过眼球屏障，必须通过眼内注射方式才能发挥疗效，而这种操作方式难度大，容易损伤眼球内组织，甚至会对病人造成不可逆的损伤，所以寻找简便、安全、有效的给药途径具有重要的临床意义。能够穿透细胞膜的HIV-1反式转录因子的蛋白转导域(TatPTD)能够携带穿透能力差的药物进入细胞，且具有携带药物透穿透眼球屏障的可能性。故本课题拟利用穿膜肽TatPTD的穿膜作用和内皮抑素的抑制新生血管生成的作用，将二者通过基因工程的手段融合在一起，以期获得能够穿透眼球屏障的内皮抑素，达到通过简单的局部滴眼给药预防视网膜或脉络膜血管增生的目标。本课题的研究内容及取得的主要成果有以下几个方面。　　 1.TatPTD-endostatin(TatPTD-Es)在毕赤酵母中的表达及纯化　　 本课题构建了TatPTD-Es融合基因及酵母分泌型表达载体pGAPZαA/TatPTD-Es(pG/TE)及pGAPZαA/Es(pG/E)。采用电转化法将重组质粒转入毕赤酵母菌(GS115)，筛选阳性菌落，SDS-PAGE检测目的蛋白。利用镍离子亲和层析对表达产物进行初步纯化。结果表明TatPTD-Es的毕赤酵母表达体系构建成功，但表达量低。　　 2.TatPTD-Es在大肠杆菌中的表达、复性及纯化　　 采用大肠杆菌表达系统对TatPTD-Es及Es进行了融合表达。选用pET28a作为表达载体，构建重组质粒pET28a/TatPTD-Es(pET28a/TE)和pET28a/Es(pET28a/E)，转入E.coliRosetta(DE3)中诱导表达目的蛋白。选用温度37℃，诱导时间4h的条件对工程菌株进行诱导，SDS-PAGE检测目的蛋白。摸索了包涵体的洗涤条件，采用直接稀释法对包涵体蛋白TatPTD-Es及Es进行复性，采用Histrap预装柱对复性后的蛋白进行了纯化，得到了高纯度的目的蛋白，SDS-PAGE结果显示TatPTD-Es的分子量为22kD，Westernblot结果显示目的蛋白可以与6×His抗体结合，表明目的蛋白含有6×His标签。　　 3.TatPTD-Es的体内外活性及入胞机制研究　　 采用CCK-8法测定了TatPTD-Es及Es对人脐静脉内皮细胞EAHY926增殖的抑制作用，结果表明:TatPTD-Es及Es均能显著地抑制内皮细胞的增殖，且抑制率呈现明显的剂量依赖性，即随着浓度的增加对细胞生长的抑制率也增加;TatPTD-Es在低浓度时（0.2μmol/L，0.8μmol/L）活性要高于Es，当浓度大于4μmol/L时，TatPTD-Es及Es抑制率均大于80％。　　 建立鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)模型，评价复性纯化后的TatPTD-Es及Es对CAM血管生成的影响，以生理盐水作为空白对照，碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)作为阴性对照，观察了TatPTD-Es及Es对bFGF诱导的CAM血管生成的抑制作用。与bFGF组（12.18±4.72）比较，TatPTD-Es及Es组的CAM血管数分别减少至（30.74±6.47）及（14.56±6.21）(p＜0.05)，结果表明，TatPTD-Es及Es均能够明显抑制bFGF诱导的CAM血管的生成。　　 采用荧光显微镜和流式细胞术对TatPTD-Es与Es的入胞能力进行了比较。结果表明FITC标记的TatPTD-Es与Es与人脐静脉内皮细胞EAHY926共孵育4h后，Es组的荧光信号很弱，细胞阳性率仅为33.61％;而TatPTD-Es组的荧光信号与Es相比有很明显的增强，细胞阳性率高达99.28％，提示TatPTD与Es融合表达后有利于蛋白质穿透细胞膜进入细胞，而使进入细胞的蛋白质大大增加，可能有利于其在胞内更好地发挥作用。考察了蛋白TatPTD-Es浓度、孵育时间对人脐静脉内皮细胞EAHY926摄取蛋白质的影响及各种胞吞途径抑制剂对TatPTD-Es进入人脐静脉内皮细胞EAHY926的影响。结果表明，蛋白质浓度在1μmol/L～10μmol/L范围内，EAHY926细胞对TatPTD-Es的摄取有剂量依赖性，相对荧光强度从20.72AU增加到305.23AU。随着TatPTD-Es与细胞孵育时间的延长，EAHY926对TatPTD-Es的摄取也逐渐增加。5min～2h内荧光强度增加较为迅速，荧光强度从17.16增加到221.37，之后增加较为平缓，4h时的荧光强度增加至249.18。　　 考察了各种胞吞途径抑制剂对TatPTD-Es进入人脐静脉内皮细胞EAHY926的影响。细胞经4℃和NaN3（ATP抑制剂）处理后，与对照组相比，荧光信号大大减弱，荧光强度分别降低了92.49％、94.91％，说明温度、ATP在EAHY926细胞摄取TatPTD-Es的过程中起到非常重要的作用，其入胞过程是温度、能量依赖的。而经蔗糖（网格蛋白clathrin途径抑制剂）、氯丙嗪(clathrin途径抑制剂)、木黄酮（小窝途径caveolae抑制剂）、细胞松弛素D（巨胞饮途径抑制剂）等不同摄取途径抑制剂处理后的EAHY926细胞对蛋白质的摄取均有所减弱，但是减弱的程度不尽相同。蔗糖及氯丙嗪处理后，荧光强度分别为原来的36.71％及36.86％，均减少了60％左右，提示clathrin途径也可能是TatPTD-Es入胞机制之一。木黄酮处理后的细胞，荧光强度为原来的66.57％，降低了33％，表明TatPTD-Es的入胞可能也与caveolae有关。细胞松弛素D处理后的细胞，荧光强度为原来的27.52％，降低了72％，提示巨胞饮也是TatPTD-Es入胞的潜在途径。由这些结果我们推测，TatPTD-Es入胞可能不只遵循一种途径，而是几种途径同时存在。　　 4.TatPTD-Es穿透眼球屏障的能力与体内药效学研究　　 小鼠分组后，分别玻璃体注射和滴眼TatPTD-Es与Es组，生理盐水滴眼组作为空白对照。取小鼠眼球，切片，用小鼠6×His抗体作为一抗做免疫组化，检测视网膜层是否有目的蛋白。结果显示，玻璃体注射TatPTD-Es与Es后，视网膜细胞层均有目的蛋白，表明经玻璃体注射后药物能够较快到达视网膜。滴眼给药时，Es组小鼠视网膜细胞层没有目的蛋白的分布，表明通过滴眼给药Es不能到达视网膜，而TatPTD-Es组小鼠视网膜细胞层出现了目的蛋白，证明通过滴眼给药TatPTD能够携带Es穿透眼球屏障到达视网膜，达到了我们的预期目的。　　 通过激光烧伤法建立小鼠脉络膜新生血管(CNV)模型，滴眼或玻璃体注射TatPTD-Es及Es，生理盐水滴眼组作为阴性对照，玻璃体注射Avastin作为阳性对照。实验结果表明，玻璃体注射TatPTD-Es、Es组的小鼠眼部的CNV血管生成面积分别为（961.2±86.9）μm2和（944.6±88.3）μm2，与阴性药物组(2623.6±240.9)μm2相比CNV面积明显减少(p＜0.01)，且与阳性药物Avastin组（863.5±50.1）μm2相比没有显著性差异。Es滴眼给药时，CNV面积为（2514.7±260.7）μm2，与生理盐水组相比没有显著性差异，表明Es滴眼后Es不能到达眼底，不能抑制CNV的生成。而TatPTD-Es滴眼给药组的CNV面积（1378.4±154.3）μm2，与与阴性药物组相比CNV面积明显减少(p＜0.01)。滴眼给药TatPTD-Es能够抑制CNV血管的生成，此结果进一步证明了通过局部滴眼给药后TatPTD-Es能够穿透眼球屏障到达视网膜脉络膜发挥其作用。　　 本研究取得的成果和结论:　　 (1)首次构建了TatPTD-Es的毕赤酵母工程表达菌株。　　 (2)首次构建了表达TatPTD-Es的大肠杆菌表达系统，对蛋白质成功进行了表达，并对其包涵体进行了复性、纯化，得到了高纯度的目的蛋白。　　 (3)复性纯化的TatPTD-Es及Es能够明显抑制EAHY926细胞的增殖、CAM血管生成，表明其具有较好的体外活性。　　 (4)TatPTD-Es比Es具有更好的入胞能力，且其进入EAHY926细胞时遵循多种入胞机制。　　 (5)TatPTD-Es局部滴眼给药后能够穿透眼球屏障到达眼底视网膜脉络膜组织，且在体内表现出了较好的抑制脉络膜血管生成的活性。