用于干眼病的黏膜黏附性重组人过氧化氢酶：从蛋白质工程到首次人体研究
Mucoadhesive recombinant human catalase for dry eye disease: From protein engineering to first-in-human study.
一句话hCAT-SH在小鼠中改善干眼表型，并在首次人体试验中改善角膜荧光素染色，支持进一步开发。
研究问题
数据与样本
实验流程
- 1蛋白工程与制剂优化：对重组人过氧化氢酶进行巯基化改造，制备并优化hCAT-SH制剂。
- 2制剂特性表征：评估hCAT-SH的活性、稳定性、黏蛋白相互作用及眼部滞留。
- 3临床前评价：在小鼠、兔和大鼠研究中评估疗效、机制与安全性。
- 4机制与暴露评估：在小鼠干眼病模型中考察氧化应激、上皮修复、泪液分泌及相关通路，并在兔中评估眼部暴露与重复给药耐受性。
- 5首次人体评价：在30例干眼病患者中开展随机、双盲、安慰剂对照试验，评估角膜荧光素染色、泪液细胞因子、角膜树突状细胞密度及安全性。
关键方法与工具
- thiol engineering
- 改造hCAT以增强眼表滞留
- corneal fluorescein staining
- 评价临床角膜染色改善
设计思路
主要发现
- 经制剂优化，hCAT-SH保持酶活性和制剂稳定性，并增强黏蛋白结合、延长角膜滞留。
- 在小鼠干眼病模型中，hCAT-SH减轻氧化应激、加速上皮修复、恢复泪液分泌，并调节与环孢素不同的炎症及屏障修复通路。
- 在兔中，药物暴露主要局限于眼部，重复给药耐受性良好。
- 在纳入30例患者的首次人体试验中，0.1 mg/mL hCAT-SH较安慰剂显著改善角膜荧光素染色，降低泪液细胞因子水平及角膜树突状细胞密度，且未发现治疗相关安全性问题。
可借鉴之处
- 开发局部蛋白制剂时，可借鉴本文将酶活性、制剂稳定性、黏蛋白结合与眼部滞留并行评价的做法，避免只关注单一药效指标。
- 可将动物模型中的氧化应激、组织修复和分泌功能检测，与患者中的角膜染色及炎症相关指标衔接，构建跨临床前与临床阶段的证据链。
- 早期人体研究可借鉴本文的随机、双盲、安慰剂对照设计，同时考察局部疗效指标和安全性。
数据与代码
局限
- 首次人体试验仅纳入30例患者，临床证据规模有限。
- 机制证据主要来自动物研究，不能直接等同于人体中的作用机制。
摘要（中文翻译）
背景：过量活性氧（ROS）引起的氧化应激在干眼病（DED）进展中发挥关键作用，但目前尚无获批的DED疗法可直接清除ROS。本研究通过对重组人过氧化氢酶（hCAT）进行巯基工程改造，开发了一种眼表滞留能力增强的抗氧化生物制剂，作为用于DED的新型ROS清除滴眼液疗法。
方法：对巯基化hCAT（hCAT-SH）的活性、稳定性、与黏蛋白的相互作用及眼部滞留进行表征。在小鼠、兔和大鼠研究中评估疗效、机制及安全性，随后在30例DED患者中开展随机、双盲、安慰剂对照的首次人体临床试验。
结果：通过制剂优化，hCAT-SH保持了酶活性和制剂稳定性，同时表现出增强的黏蛋白结合能力和延长的角膜滞留时间。在小鼠DED模型中，hCAT-SH减轻了氧化应激、加速了上皮修复、恢复了泪液分泌，并调节了与环孢素（cyclosporine）不同的炎症及屏障修复通路。在兔中，药物暴露主要局限于眼部，重复给药耐受性良好。临床上，与安慰剂相比，0.1 mg/mL hCAT-SH显著改善了角膜荧光素染色，降低了泪液细胞因子水平及角膜树突状细胞密度，且未发现治疗相关安全性问题。
结论：hCAT-SH是一种无载体、长滞留的H2O2清除生物制剂，整合的临床前及首次人体研究证据支持将其作为新型DED药物进一步开发。
资助：中国国家自然科学基金；国家生物药技术创新中心；江苏省重点研发计划；国家重点研发计划；上海市“曙光”计划；上海市科技创新行动计划；上海市卫生健康委员会；上海市科技产业高质量发展计划；以及澳门FDCT。
英文原文摘要
Background:Oxidative stress caused by excess reactive oxygen species (ROS) plays a key role in the progression of dry eye disease (DED), yet no approved DED therapy directly eliminates ROS. Here, we develop an antioxidant biologic with enhanced ocular-surface retention by thiol engineering of recombinant human catalase (hCAT) as a new ROS-scavenging eye drop therapy for DED.
Methods:Thiolated hCAT (hCAT-SH) was characterized for activity, stability, mucin interaction, and ocular retention. Efficacy, mechanism, and safety were evaluated in mouse, rabbit, and rat studies, followed by a randomized, double-blind, placebo-controlled first-in-human trial in 30 patients with DED.
Findings:With formulation optimization, hCAT-SH maintained enzymatic activity and formulation stability, while exhibiting enhanced mucin binding and prolonged corneal retention. In mouse DED models, hCAT-SH reduced oxidative stress, accelerated epithelial repair, restored tear secretion, and modulated inflammatory and barrier-repair pathways distinct from cyclosporine. In rabbits, exposure remained predominantly ocular with favorable repeated-dose tolerability. Clinically, 0.1 mg/mL hCAT-SH significantly improved corneal fluorescein staining, reduced tear cytokine levels and corneal dendritic cell density versus placebo, and raised no treatment-related safety concerns.
Conclusions:hCAT-SH is a carrier-free, long-retained H2O2-scavenging biologic, with integrated preclinical and first-in-human evidence supporting further development as a new DED drug.
Funding:National Natural Science Foundation of China; National Technology Innovation Center for Biopharmaceuticals; Jiangsu Key R&D Program; National Key R&D Program of China; Shanghai "Dawn" Program; Shanghai Science and Technology Innovation Action Plans; Shanghai Municipal Commission of Health; Shanghai High-Quality Development Plan for Science and Technology Industry; and Macao FDCT.
摘要来自 PubMed。翻译与解读由模型根据摘要生成，可能有误，不构成诊疗建议；数据以原文为准，版权归原出版方所有。