在生物醫學領域，蛋白質聚集和類澱粉纖維的形成，是理解疾病病理和藥物生產中的重要挑戰。國立臺灣師範大學化學系教授杜玲嫻研究團隊，成功利用葉綠素氧化鐵奈米粒子穩定人類降鈣素（human calcitonin, hCT），有助於提高hCT穩定性與生物活性，為hCT藥物生產開發提供新選擇。

　　降鈣素是一種能夠調節人體血鈣濃度的重要賀爾蒙，廣泛應用於治療骨質疏鬆及高血鈣症。然而，hCT在水溶液中極易自我聚集形成類澱粉纖維，影響藥效與生物活性，限制了治療潛力，因此目前市面上大多採用鮭魚降鈣素（Salmon Calcitonin, sCT）作為替代。

　　然而，儘管一些具有高序列同源性的hCT變異體，已被設計用來解決蛋白質聚集問題，但仍然發生無可避免的免疫反應。患者可能會感到噁心、反胃，若選擇hCT作為活性藥物成分，迫切需要一種良好的抑制劑，來穩定hCT並防止類澱粉纖維形成，也成為當前重要的研究課題。

　　杜玲嫻教授專注於研究探討類澱粉蛋白纖維的形成，並利用天然小分子或新穎材料干擾蛋白質聚集，了解蛋白質聚集與疾病的關聯性。為能找到能穩定蛋白質的物質，研究團隊運用屏東大學應用化學系教授廖美儀團隊合成的「葉綠素氧化鐵」進行研究嘗試。

　　葉綠素氧化鐵已被揭示為膀胱癌治療很有潛力的藥物，其奈米粒子在穩定性與可合成性上表現優異，是值得一用的分子物質。實驗過程一共耗時約兩年，在實驗過程中，研究團隊合成了兩種葉綠素氧化鐵奈米粒子，分別為Fe₃O₄@Chl/Fe與Fe₃O₄@Chl/Cu，並透過一系列生物物理技術，包括穿透式電子顯微鏡（TEM）、動態光散射（DLS）與等溫滴定量熱法（ITC）進行分析。

　　結果顯示，相較於Fe₃O₄@Chl/Cu，Fe₃O₄@Chl/Fe在抑制hCT聚集方面表現更為突出。研究團隊進一步利用苯並噻唑結構的螢光探針進行測試，結果證實Fe₃O₄@Chl/Fe能有效減少類澱粉纖維的形成。此外，透過Bis-ANS與尼羅紅染色法，團隊確認奈米粒子可顯著防止hCT類澱粉纖維形成。

圖說：葉綠素氧化鐵奈米粒子的新功能發現:穩定降鈣素並抑制降鈣素類澱粉纖維的形成

　　杜玲嫻表示，實驗結果再次強調，奈米材料的穩定性和適當的表面修飾，是奈米顆粒與蛋白質相互作用的兩個關鍵因素，研究團隊成功地利用一種易於合成的奈米材料，來防止hCT形成類澱粉纖維，這項研究不僅發現葉綠素氧化鐵奈米粒子的新功能，也提供了穩定hCT的新方法，為未來藥物開發奠定基礎。

　　尤其，未來若能讓降鈣素能更容易保存與使用，例如開發成鼻噴劑，有望讓患者能更便利地服用。不過，杜玲嫻表示，這項研究仍處於基礎階段，後面如何做成製劑，是生技公司可進行開發的項目之一。

　　過去葉綠素氧化鐵奈米粒子被應用於膀胱癌的治療，其粒子經照光後會產生熱及活性氧，能有效殺死膀胱癌細胞。但在該份研究中，尚未運用到這項分子特性，杜玲嫻透露，目前正在執行相關進階研究，初步看起來頗具研究潛力，巨大的蛋白質纖維結構在照光條件下，有助於分解成碎小的片段，能協助人體代謝這些聚集體，盼再開發出全新功能。

(採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。

原文出處：

Wu, Y. H., Chang, Y. P., Hsu, C. C., Chen, Y. L., Lin, P. H., Hsu, T. W., Liu, W. M., Lai, Y. J., Liao, M. Y., & Tu, L. H. (2023). Synthesis of Fe3O4-Chlorophyllin Nanoparticles for Preventing Amyloid Formation by Human Calcitonin. ACS Applied Nano Materials, 6(13), 12598-12608. https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02664