靶向药物与纳米技术在新药研发中的应.ppt

周建平教授 中国药科大学 药剂学教研室 主任 国家药典委员会药物制剂专业 主任委员 中国药学会药物制剂专业委员会 副主任委员 江苏省药学会药物制剂专业委员会 主任委员 国家食品药品监督管理局 新药评审专家 国家发改委药品价格审评中心 价格评审专家,靶向药物与纳米技术在新药研发中的应用,中国药科大学 周 建 平,一、靶向药物概述 二、纳米技术概述 三、新药研发与案例,内 容 提 要,一、靶向药物概述,靶（target）：目标、标的 靶向（targeting）: 作用于目标 = 命中目标 靶向药物（targeting drug）: 命中目标的药物分子 靶向给药系统（targeting drug delivery system，TDDS/TDS）: 命中目标的药物制剂（靶向制剂） 靶向治疗（targeting therapeutics）：命中目标的治疗方法或手段, 靶向药物,定义：根据病变或靶（肿瘤）组织、细胞、分子的生物学特征差异，研发具有命中目标的药物分子统称为靶向(治疗)药物 相关机制：靶向药物通过阻断肿瘤细胞或相关细胞的信号传导，控制细胞基因表达的改变，而产生抑制或杀死肿瘤细胞 特点：专属性强，副作用小；风险大，机制尚待明确，价格高 按药物作用位置和方式不同分类： 1、作用于肿瘤细胞的表皮生长因子（EGF）的药物：Herceptin等； 2、作用于血管细胞的血管表皮生长因子（VEGF） 的药物：Avastin等； 3、抗体引导药物运送到肿瘤细胞周围，高效力杀死肿瘤细胞，如：Mylotarg等 ？, 靶向制剂,定义：靶向制剂属于第四代药物制剂，系指载体将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性浓集定位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构的给药系统。俗称导弹药物 历史：靶向制剂的概念是Ehrlich P在1906年提出，至今已100多年。上世纪70年代末80年代初，相关人员即开始较全面地研究。 特点：最大限度提高治疗效果，减少全身性的毒副作用，尤其适用于癌症化疗。成本高，风险低（疗效明确） 基本分类： 1、被动靶向制剂：微粒吞噬（生理特征，RES效应） 2、主动靶向制剂：表面修饰（单抗定位） 3、物理化学靶向：磁性、热和pH敏感、栓塞性微球等, 疾病治疗的主要靶向手段,介入疗法（临床医学领域，肌体创伤，物理植入） 靶向药物（药物化学领域，分子修饰，新物质发现） 靶向制剂（药物制剂领域，运载手段，新载体发现）, 靶向治疗的发展方向,肿瘤疾病：组织细胞分子结构 组织部位：血液肝、肾脏等脑、骨髓等 方法和手段：手术（微细病灶？转移问题？）药物（单抗药物、TDS、基因等）,二、纳米技术概述,纳米技术 系指在0.1100纳米的尺度里，研究物质的电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。 物质在纳米尺度下，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能的药物，称为纳米药物。 药物纳米载体 是以纳米颗粒（几十几百纳米）作为药物载体，将药物治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向药物输送和基因治疗。, 肿瘤靶向治疗新技术,研究发现，纳米颗粒由于有足够小的纳米尺寸，从而能够从高通透性的肿瘤血管中渗出(EPR效应)，进入肿瘤组织，集中在肿瘤周围。 一些纳米颗粒经过表面修饰会产生很高的抑制肿瘤生长的效果，但没有可检测到的细胞毒性和体内毒性，其效果已经在肝癌、乳腺癌和胰腺癌动物模型上得到证实。 通过纳米技术开发具有靶向性、多种功能的药物传输体系，有助于实现肿瘤的靶向治疗，并将毒副作用降低到较低的水平。 从临床治疗角度而言，实现肿瘤的低毒性治疗具有划时代的意义。, 重要纳米载体,脂质体：磷脂+胆固醇（注射用紫杉醇脂质体） 白蛋白纳米粒：人血清白蛋白为载体（内源性、提高免疫功能等） 注射用紫杉醇（白蛋白结合型）Abraxane 高分子胶束：具有双亲分子特征（全合成或天然材料修饰） 脂质纳米粒：脂质材料为载体（来源广泛、价廉易得） 其他：纳米乳、纳米囊、纳米球等,三、新药研发与案例, 理想的靶向制剂应具备： 定位浓集 控释 无毒可生物降解, 紫杉醇及其临床用制剂,紫杉醇是一种广谱抗癌药，对多种恶性肿瘤如乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌、头颈部肿瘤、胃癌、淋巴瘤等都显示出较肯定的临床疗效。 紫杉醇不溶于水,目前在临床上使用的紫杉醇注射液Taxol以聚氧乙烯蓖麻油和无水乙醇作助溶剂（约1：1比例）。无靶向作用特征 聚氧乙烯蓖麻油本身具有生物学效应： 1. 安全性的影响：严重过敏反应；神经毒性；骨髓抑制（协同作用）等 2. 有效性的影响：剂量受限制；非线性消除；量效关系不易预测等 3. 稀释不稳定性：存在药物析出的风险（长时间放置） 4. 使用不方便性：需使用特殊的输液导管，并滴注时间较长（3小时）, 紫杉醇脂质体（被动靶向制剂）,Liposomes 脂质体=类脂小球=液晶微囊 药物被包封于类脂质双分子层内 微型泡囊（主要膜材：磷脂+胆固醇） 肿瘤靶向性：RES+EPR 细胞膜亲和性, 紫杉醇白蛋白纳米粒,Nanoparticles 白蛋白纳米粒特点： 白蛋白亲水性 水中可自组装纳米粒 疏水区与紫杉醇弱结合 冻干制剂优良骨架 对药物有稳定作用 白蛋白生物学功能,注射用紫杉醇（白蛋白结合型) Abraxane,平均粒径 = 130 nm,紫杉醇,白蛋白,电子显微镜下的纳米粒图, Abraxane 毒性较低,Abraxane 在小鼠的半数致死剂量（LD50）比 Taxol 高约1.5倍 Abraxane 在动物中的骨髓抑制作用及神经毒性均较 Taxol 轻, Abraxane 肿瘤靶向性,Abraxane 在肿瘤组织中的分布较正常组织高; 移植了MX-1人乳癌组织的裸鼠接受等剂量的Abraxane 或Taxol 后，裸鼠乳癌组织内的紫杉醇浓度Abraxane 组比Taxol 组高1.33倍。,紫杉醇含量比例(ABX/Taxol),正常组织,等剂量Abraxane 与 Taxol 在荷瘤裸鼠组织分布的比较 MX-1荷瘤裸鼠20mg/kg（n=5)，给药1h后,P0.008(所有组织）, Abraxane 肿瘤靶向性,荷瘤小鼠接受等剂量Abraxane或Taxol后 肿瘤组织紫杉醇含量的比较,Abraxane = 133 X Taxol, Abraxane 疗效提高,MX-1人乳腺癌荷瘤小鼠接受等剂量 Abraxane与Taxol（30mg/kg）疗效比较, Abraxane 毒性降低,等毒性剂量Abraxane与Taxol对不同荷瘤裸鼠的疗效比较 (每组N = 5， IV qd x 5 days),Prostate,Ovarian,Lung,Desai N, Yao Z, Soon-Shiong P, et al. Evidence of enhanced in vivo efficacy at maximum tolerated dose (MTD) of nanoparticle paclitaxel (ABI-007) and Taxol in 5 human tumor xenografts of varying sensitivity to paclitaxel abstract. Proc Am Soc Clin Oncol. 2002;21:116a. Abstract 462., Abraxane 作用机制探讨,Abraxane通过其药物中的白蛋白、组织细胞膜上的白蛋白受体（Gp60）、胞膜上的窖蛋白（Caveolin-1)，以及肿瘤组织中的SPARC，使其紫杉醇更容易地聚集在肿瘤组织中 在血浆中的蛋白（如白蛋白）离开血循环到达组织（肿瘤组织）主要通过两个途径： 细胞旁通道 经过内皮细胞间隙（Intercellular Junction) 经过细胞膜上移动小泡（如胞膜窖蛋白Caveolin）的作用进行转运（Vesicles Trafficking），将蛋白从细胞膜一侧转运到细胞膜另一侧（Transcytosis）,Albumin-Mediates Endothelial Transport of Plasma Constituents: The gp60/Caveolin-1 Pathway,聚氧乙烯蓖麻油抑制Caveolin介导的转胞吞作用,Abraxane 紫杉醇穿过细胞层比Total 紫杉醇高 4.2倍 -methylcyclodextrin 能抑制 nab-紫杉醇的细胞转运, 提示 Caveolae 可能是主要的转运机制,Taxol (Cremophor),nab-paclitaxel,nab + b-methyl cyclodextrin,4.2X Greater Transport of Nab-Paclitaxel,Exploiting the gp60 Pathway to Preferentially Feed the Tumor Albumin - Bound Paclitaxel,紫杉醇白蛋白纳米粒激活Gp60-caveolae 胞膜转运途径,Endothelial Cell,Caveolae containing fluorescent Paclitaxel,Desai et al SABC,2003,SPARC（Secreted Protein that is Acidic and Rich in Cysteine）富含半胱胺酸酸性分泌型蛋白和肿瘤的关系,肿瘤细胞分泌 见于多种恶性肿瘤中 和肿瘤预后有关，SPARC含量越高，预后越差,Chin et al: Int Jour Cancer, 2001,头颈部肿瘤SPARC的表现与预后的关系,SPARC + stroma,SPARC tumor cells,12/188 patients with melanomas 0.75 mm relapsed SPARC (osteonectin) staining was carried out in these primary tumors and tumors from 24 patients who did not relapse Overall SPARC staining (n=36) Negative: 36% 1-50% of cells: 50% 50% of cells: 14%,Human Pathology 30: 339, 1999,Breast Tumor Section stained for SPARC, 20X,Normal Breast Tissue stained for SPARC, 20X,SPARC is Over-expressed In Human Breast Ca.,Data on file, American BioScience, Inc,Albumin,SPARC,Tissue Co-Localization,Intracellular Co-Localization,SPARC与白蛋白的关系 在MX-1乳癌组织中SPARC与白蛋白呈现共位点,Data on file: American BioScience, Inc,在发生乳腺上皮癌变(MX-1)的组织能较正常乳腺上皮(HMEC)检测到更多的SPARC。尽管大多数SPARC在细胞内，通过聚焦显微镜和非透化性细胞的表面染色的观察，发现大量SPARC在细胞表面。箭头表示表面相关SPARC。,HMEC,MX-1,MX-2 SPARC 共焦,MX-1SPARC表面染色,MX-1细胞的SPARC表达,SPARC 表达与ABX疗效的关系,紫杉醇白蛋白结合纳米微粒， 平均粒径约130nm， 约百分之一红血球 药物利用Gp60 Caveolin-1及血管内皮细胞间隙， 离开血循环进入肿瘤组织并和肿瘤组织中的SPARC结合 SPARC和白蛋白结合，使载有药物的白蛋白聚积在肿瘤 组织，形成肿瘤组织中的有较高的药物浓度 通过肿瘤细胞膜上的Gp60 Caveolin-1作用及SPARC， 将药物经膜转运到肿瘤细胞内，达到肿瘤靶向治疗, SPARC在许多肿瘤细胞高表达,乳腺癌 肺癌 恶性黑色素瘤 胰腺癌 头颈部癌 食