エラスチン様ポリペプチドに融合したヒト顆粒球マクロファージコロニー刺激因子は、生物学的に活性なナノ粒子を組み立てます

ヒト顆粒球マクロファージコロニー刺激因子（HGMCSF）は、骨髄造血細胞の生存、増殖、分化、および機能的活性化を刺激するため、免疫系では重要です。HGMCSFは、チェックポイント阻害剤に対するモノクローナル抗体、キメラ抗原受容体、化学療法誘発性好中球減少症の予防など、承認された治療法に不可欠です。組換えHGMCSFは、大腸から精製できます。大腸菌;ただし、可溶化と繰り返しを必要とする包摂体を形成します。あるいは、この原稿は、エラスチン様ポリペプチド（ELP）との融合を説明しています。精製タグと溶解度エンハンサーとして以前に報告されたELPSは、可逆的な温度依存期分離を受ける組換えポリペプチドです。このレポートは、ELPへの融合により、細菌溶解物の可溶性画分からHGMCSF融合の直接的な精製を可能にすることを示した最初の報告です。驚くべきことに、これらのELP融合は、HGMCSFの促進活性を維持する安定した、小さく、球状のナノ粒子を組み立てます。これらのナノ粒子は、ELPを介した相分離を示します。ただし、ナノ粒子アセンブリは、ELP単独と比較して、相分離のエントロピーおよびエンタルピックコストを大幅に増加させます。HGMCSFのような発現困難なタンパク質への高分子量ELPの付着は、医学および生物学に幅広い用途を持つ可能性のある生物活性のタンパク質ベースのナノ粒子を安定させるための有用な戦略であると思われます。

Human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (hGMCSF) is crucial in the immune system as it stimulates survival, proliferation, differentiation, and functional activation of myeloid hematopoietic cells. hGMCSF is integral to approved therapies, including monoclonal antibodies against checkpoint inhibitors, chimeric antigen receptors, and prevention of chemotherapy-induced neutropenia. Recombinant hGMCSF can be purified from Escherichia. coli; however, it forms inclusion bodies that require solubilization and refolding. Alternatively, this manuscript describes its fusion with an elastin-like polypeptide (ELP). Previously reported as purification tags and solubility enhancers, ELPs are recombinant polypeptides that undergo reversible temperature-dependent phase separation. This report is the first to show that fusion to an ELP enables direct purification of hGMCSF fusions from the soluble fraction of bacterial lysate. Surprisingly, these ELP-fusions assemble stable, small, spherical nanoparticles that maintain pro-mitotic activity of hGMCSF. These nanoparticles exhibit ELP-mediated phase separation; however, nanoparticle assembly significantly increases the entropic and enthalpic cost of phase separation compared to ELP alone. The attachment of a high molecular weight ELP to a difficult-to-express protein, like hGMCSF, appears to be a useful strategy to stabilize bioactive, protein-based nanoparticles, which may have broad applications in medicine and biology.