膜蛋白約占人類基因組編碼蛋白的20-30%，在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、物質(zhì)運(yùn)輸和細(xì)胞識(shí)別中扮演核心角色。膜蛋白的異常表達(dá)和功能失調(diào)與多種疾病（癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、代謝疾病等）密切相關(guān)，因而成為藥物研發(fā)的焦點(diǎn)。多穿膜蛋白廣泛存在于受體（如GPCRs）、離子通道、轉(zhuǎn)運(yùn)體及膜結(jié)合酶等家族中。這類蛋白在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞識(shí)別等過(guò)程中發(fā)揮著核心作用，是藥物研發(fā)的重要靶點(diǎn)。特別是G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）、離子通道、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等多跨膜蛋白，作為藥物靶點(diǎn)占FDA批準(zhǔn)藥物靶點(diǎn)的60%以上。

然而，多穿膜蛋白因其疏水性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、天然環(huán)境依賴性高，在全長(zhǎng)、功能保持的條件下制備一直是生物制藥研發(fā)中的技術(shù)難題。

1. 全長(zhǎng)多穿膜蛋白制備難點(diǎn)

全長(zhǎng)的多跨膜蛋白（例如GPCR、離子通道、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）具有復(fù)雜的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，包含多個(gè)跨膜螺旋段，天然構(gòu)象依賴于膜環(huán)境，具體難點(diǎn)包括：

表達(dá)困難：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常在異源表達(dá)系統(tǒng)中易產(chǎn)生錯(cuò)誤折疊或包涵體，產(chǎn)量低且活性難保證。

純化難度大：需去除大量非膜成分且保持蛋白穩(wěn)定，傳統(tǒng)去污劑容易破壞蛋白結(jié)構(gòu)和活性。

結(jié)構(gòu)解析受限：多跨膜蛋白不易結(jié)晶，且需保持膜環(huán)境，冷凍電鏡雖有突破但制樣仍挑戰(zhàn)巨大。

功能重建復(fù)雜：功能檢測(cè)需在類膜環(huán)境中進(jìn)行，常規(guī)溶液體系難以模擬天然膜狀態(tài)。

為了解決全長(zhǎng)膜蛋白在表達(dá)、純化及穩(wěn)定性維持上的瓶頸問(wèn)題，尤其是在多跨膜結(jié)構(gòu)需要類膜環(huán)境支持的情況下，研究者開發(fā)了Nanodisc制備平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)人工或半人工構(gòu)建穩(wěn)定的脂質(zhì)雙層微環(huán)境，將膜蛋白以接近天然狀態(tài)的形式包裹其中，不僅顯著提高了蛋白的穩(wěn)定性和活性，還為結(jié)構(gòu)解析、功能測(cè)定及藥物篩選提供了理想載體。目前，Nanodisc技術(shù)已發(fā)展出多種形式，包括膜支架蛋白（MSP）Nanodisc、Synthetic Nanodisc以及PeptiNanodisc，各有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與適用場(chǎng)景。締碼為了促進(jìn)藥物研發(fā)，自主研發(fā)出多種針對(duì)膜蛋白的制備方案。利用HEK293細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)出更接近天然蛋白構(gòu)象的重組膜蛋白。

2. Nanodisc類型有哪些？

根據(jù)穩(wěn)定劑的不同，可將Nanodisc分為不同類型: MSP nanodisc，Synthetic nanodisc和PeptiNanodisc.

2.1 MSP nanodisc

MSP nanodisc使用Membrane scaffold proteins（MSPs）作為穩(wěn)定劑，包裹人工磷脂成分和跨膜蛋白，形成一個(gè)納米圓盤。所形成的納米圓盤的大小由所選用的MSPs決定，一般直徑范圍為7至13nm。Nanodisc組裝中常用的MSP，包括MSP1D1、MSP1D1-DH5和MSP1E3D1。 這些MSP已被廣泛研究并證明可有效生成穩(wěn)定且功能性的Nanodisc蛋白。

Fig 1. Assembly of MSP-Nanodisc

2.2 Synthetic nanodisc

Synthetic Nanodisc（合成納米盤）是用合成聚合物生產(chǎn)的，通常包括苯乙烯-馬來(lái)酸共聚物 (SMA) 和二異丁烯-馬來(lái)酸 (DIBMA)。合成納米盤的組裝起始于完整的細(xì)胞。它利用合成的聚合物溶解細(xì)胞膜，同時(shí)利用原生細(xì)胞磷脂在膜蛋白周圍形成納米盤結(jié)構(gòu)。聚合物同時(shí)作為增溶劑和穩(wěn)定劑。因此，不需要額外的去垢劑。

Fig 2. Assembly of Synthetic Nanodisc

2.3 PeptiNanodisc

PeptiNanodisc，是利用特殊肽段包裹住膜蛋白的疏水部分（類似于肽盤），從而保護(hù)其不受水溶液的影響。由于不存在磷脂和去垢劑，利用PeptiNanodisc平臺(tái)表達(dá)出的膜蛋白可以用于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。而且，理論上肽盤可以像‘通用支架’一樣，適用于各種膜蛋白，不受蛋白大小限制。該技術(shù)可穩(wěn)定重構(gòu)多類膜蛋白，尤其適合呈現(xiàn)天然構(gòu)象的跨膜靶點(diǎn)。

Fig 3. Assembly of PeptiNanodisc

3. Nanodisc的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 膜蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究

• 優(yōu)勢(shì)：

原生構(gòu)象穩(wěn)定性高：Nanodisc提供類細(xì)胞膜的雙層脂質(zhì)環(huán)境，能維持膜蛋白天然構(gòu)象和功能活性。

高均一性與可控性：脂質(zhì)組成可定制，便于模擬不同膜微環(huán)境。

去除膠束干擾：相比洗滌劑，Nanodisc對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)擾動(dòng)更小，適合高分辨率結(jié)構(gòu)解析。

• 應(yīng)用：

冷凍電鏡 (Cryo-EM) 高分辨率解析 GPCR、離子通道、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等的結(jié)構(gòu)。NMR、SPR、ITC等生物物理研究，精確測(cè)量膜蛋白與配體、抗體的結(jié)合動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

3.2 藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證

• 優(yōu)勢(shì)：

靶點(diǎn)原位呈現(xiàn)：Nanodisc上的膜蛋白空間構(gòu)象接近細(xì)胞膜，利于篩選真實(shí)結(jié)合分子。

配體篩選靈敏度高：適合高通量篩選小分子、抗體、肽類藥物。

可用于抗體表位精確映射：減少因蛋白變性造成的假陰性。

• 應(yīng)用：

先導(dǎo)化合物篩選：在GPCR Nanodisc上進(jìn)行配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高親和力先導(dǎo)分子。

抗體篩選與優(yōu)化：利用Nanodisc結(jié)合流式檢測(cè)或BLI/SPR，選出特異性高且功能活性好的抗體。

3.3 疫苗與免疫原設(shè)計(jì)

• 優(yōu)勢(shì)：

保留關(guān)鍵構(gòu)象表位：適合呈遞病毒包膜蛋白、細(xì)菌外膜蛋白等構(gòu)象敏感抗原。

脂質(zhì)環(huán)境可調(diào)控：可增強(qiáng)免疫原穩(wěn)定性與免疫應(yīng)答。

• 應(yīng)用：

病毒疫苗研發(fā)：HIV Env、SARS-CoV-2 S 蛋白等在Nanodisc上展示，誘導(dǎo)中和抗體反應(yīng)。

3.4 檢測(cè)與診斷

• 優(yōu)勢(shì)：

免疫檢測(cè)靈敏度提升：膜蛋白在Nanodisc上保持天然構(gòu)象，檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。

適合難溶蛋白定量檢測(cè)：克服膜蛋白不穩(wěn)定、易沉淀的難題。

• 應(yīng)用：

ELISA、流式細(xì)胞術(shù)、Luminex 等平臺(tái)上檢測(cè)膜蛋白特異性抗體；伴隨診斷：檢測(cè)患者血清中針對(duì)靶點(diǎn)蛋白的抗體反應(yīng)水平。

3.5 生物制劑質(zhì)量與功能評(píng)估

• 優(yōu)勢(shì)：

抗體功能驗(yàn)證：直接評(píng)估抗體在原生構(gòu)象靶點(diǎn)上的結(jié)合與阻斷能力。

藥物穩(wěn)定性測(cè)試：檢測(cè)抗體、配體與膜蛋白結(jié)合的熱穩(wěn)定性、耐受性。

• 應(yīng)用：

ADC 內(nèi)吞能力檢測(cè)（如 DT3C 模擬平臺(tái)）；CAR細(xì)胞陽(yáng)性率檢測(cè)；抗體與 GPCR/離子通道結(jié)合的溫度穩(wěn)定性分析

全長(zhǎng)多穿膜蛋白是連接基礎(chǔ)生命科學(xué)研究與臨床藥物開發(fā)的關(guān)鍵橋梁。隨著Nanodisc等膜模擬技術(shù)的發(fā)展，以及表達(dá)純化工藝的優(yōu)化，讓曾經(jīng)“難以觸碰”的靶點(diǎn)家族正快速進(jìn)入藥物研發(fā)主舞臺(tái)。未來(lái)，穩(wěn)定、可規(guī)?；苽涞娜L(zhǎng)多穿膜蛋白將成為精準(zhǔn)藥物發(fā)現(xiàn)的核心資源，為新藥研發(fā)提供更高的起點(diǎn)和更快的速度。

4. 締碼Nanodisc產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

締碼Nanodsc全長(zhǎng)膜蛋白制備技術(shù)平臺(tái)擁有全球領(lǐng)先的膜蛋白資源庫(kù)，現(xiàn)貨覆蓋500+種全長(zhǎng)多跨膜蛋白，包括GPCR、離子通道等多種重要藥物靶點(diǎn)；在技術(shù)能力上已成功制備 高達(dá)24次跨膜的全長(zhǎng)膜蛋白，刷新行業(yè)紀(jì)錄。產(chǎn)品驗(yàn)證包含SDS-PAGE、ELISA、SPR、HPLC等，具備高純度、高溶解度和高穩(wěn)定性，保持天然構(gòu)象，可支持室溫運(yùn)輸。同時(shí)，平臺(tái)還提供靈活的個(gè)性化蛋白表達(dá)與定制服務(wù)，滿足不同研究需求。

驗(yàn)證數(shù)據(jù)展示

• SDS-PAGE

• ELISA

• SEC-HPLC

• SPR

• CAR細(xì)胞陽(yáng)性率檢測(cè)

GPRC5D PeptiNanodisc (Cat.No.FLP400011)和G4S-PE蛋白來(lái)檢測(cè)GPRC5D CAR細(xì)胞陽(yáng)性率

FITC標(biāo)記CLDN18.2 peptiNanodisc(Cat.No.FLP420014)和G4S-PE蛋白來(lái)檢測(cè)CLDN18.2 CAR細(xì)胞陽(yáng)性率