核酸药物的研究和应用

班级：环工 1001 姓名：陈薇 学号：2010011400核酸药物的研究与应用摘要：核酸药物是各种具有不同功能的寡聚核糖核苷酸(RNA)或寡聚脱氧核糖核苷酸(DNA)，主要在基因水平上发挥作用。一般认为，核酸药物包括 Aptamer、抗基因(Antigene)、核酶(Ribozyme)、反义核酸(Antisencenucleic acid)、RNA 干扰剂。由于其具有特异性针对致病基因，也就是说具有特定的靶点和作用机制，因此核酸药物具有广泛的应用前景。该文就核酸药物的分类简要介绍核酸药物及其研究进展。关键词：核酸药物 定义 分类 生产 应用 现状 核酸类药物作为抗病毒药物，以低毒性、不生产抗药性等特点，被广泛应用于临床。用于治疗肿瘤的药物有 5-氟尿嘧啶、5-脱氧氟尿嘧啶等。还有些核酸衍生物具有抗肿瘤和抗病毒双重作用，如合成的阿拉伯糖苷类衍生物中的阿糖胞苷、环胞苷，除抗癌外，还用于抗疱疹病毒感染及治疗疱疹性脑炎。1、核酸药物的定义： 又称核苷酸类药物。由某些动物、微生物的细胞中提取出的核酸(包括核苷酸和脱氧核苷酸)，或者用人工合成法制备的具有核酸结构(包括核苷酸和脱氧核苷酸结构)同时又具有一定药理作用的物质，称为核酸药物或核酸类生化药物。广义的核酸药物可包括核苷酸药物、核苷药物及含有不同碱基化合物的药物。2、 核酸药物的分类：2.1 核酸药物的一般分类(1)具有天然结构的核酸类物质；(2)天然碱基、核苷、核苷酸的类似物或聚合物。2.2 核酸药物具有多种药理作用，按其作用特点可分为：(1)抗病毒剂，代表药物有三氮唑核苷、无环鸟苷和 6 可糖腺苷等，临床上用于抗肝炎病毒、疱疹病毒及其他病毒；(2)抗肿瘤剂，代表药物有用于治疗消化道癌的氟尿嘧啶以及用于治疗各类急性白血病的阿糖胞苷等；(3)干扰素诱导剂，代表药物为聚肌胞，临床上用于抗肝炎病毒、疱疹病毒等；(4)免疫增强剂，主要用于抗病毒及抗肿瘤的辅助治疗；(5)供能剂，用于肝炎、心脏病等多种疾病的辅助治疗。2.3 核酸药物根据靶位点和作用机制的不同，可以分为以下几类：(1) 反义核酸，能与靶基因或其转录物相互补，抑制其表达的单链寡核苷酸（DNA 或 RNA） 。作用机制为异体杂交：阻止翻译或发挥 RNaseH 活性。(2) 核酶，能催化裂解靶 RNA 共价键的 RNA。作用机制是异体杂交：切割、降解靶物质。(3) 三链核酸，通过作用于控制基因转录的转录子、增强子和启动子区，增强或抑制基因的转录。作用机制是在转录水平调节基因表达。(4)DECOY 核酸/aptamers，能与蛋白质或其它小分子物质结合的单链或双链寡核苷酸。作用机制是结合：影响生物学功能。(5) 干扰 RNA siRNA，人工体外合成的，通过转染进入人体内，是 RNA 干涉的中间产物。作用机制为抑制转座子活性和病毒感染，导致靶标基因的降解，即为转录水平后调控。 3核酸类药物的生产方法3.1 DNA 和 RNA 的生产方法DNA 和 RNA 是存在于细胞中的正常成分。DNA 主要存在于细胞核中，少量（2%）存在于线粒体和叶绿体中；RNA 主要存在于细胞质中，少量（10%）存在于核仁、核浆和染色体中。核酸的含量与细胞大小无关，以生长旺盛的组织细胞中含量较多，如动物胰脏、脾脏、胸腺，植物的茎尖、根尖及各种分生组织等。酵母细胞中 RNA 含量最多，是提取生产 RNA 的主要原料。核酸的生产一般采用提取法，即从粉碎、破裂的生物组织细胞中通过一定的方法获取总 DNA 或总 RNA，具体方法后面介绍。这样得到的是多种 DNA 或 RNA 的混合物，可以直接用作药物使用，但有时需要较纯的核酸产物，则需进一步的纯化。常用纯化方法如柱层析、凝胶电泳和密度梯度超离心。取大分子核酸的另一方法是人工合成，即利用化学的方法按照设定的核苷酸顺序逐一加入形成核酸。现已有核酸合成仪，但合成长度还有一定限制，并且该仪器价格昂贵。因此这种方法一般用于研究，不适合生产。32 核苷酸、核苷及碱基类似物的生产方法321 酶解法生产酵母，从酵母中提取 RNA，RNA 经青霉菌属或链霉菌属等微生物产生的酶进行酶解，制成各种核苷酸。322 半合成法微生物发酵与化学合成并用。323 直接发酵法采用营养缺陷型菌株或营养缺陷型兼结构类似物抗性菌株来发酵大量生产目的核苷或核苷酸。4.核酸类药物的检测4.1 DNA 含量测定DNA 是磷酸和戊糖通过磷酸二酯键形成的长链，所以磷酸或戊糖的量正比例于 DNA 的量，可通过测定磷酸或戊糖的量来测定 DNA 的量，前者称为定磷法，后者称为定糖法。（1）定磷法，磷酸与钼酸反应生成磷钼酸，再转变为钼蓝，吸收峰在660nm；（2）定糖法二苯胺法，670nm4.2 RNA 含量测定：（1）定磷法二苯胺法，595nm；（2）定糖法地衣二酚（苔黑酚）法。4.3 核苷酸、核苷含量的测定：紫外分光光度法5.核酸药物的应用核酸类产品已形成了大规模产业，它的产值仅次于抗生素和氨基酸。它的重要用途是用作药物、保健品和食品添中剂。用作食品添加剂的主要是鲜味肌苷酸(IMP)、乌苷酸(GMP)等，产量已达到 5000 吨。作为保健品，它对促进婴儿生长发育，提高成年人和老年人抗病、抗衰老能力均有显著作用。它作为美容和抗紫外线辐射化妆品也逐渐成为人们生活的必需品。作为药物在临床已应用于中枢神经、泌尿、代谢和心血管等许多方面。而在美国，核酸药物市场近年来在抗病毒、抗肿瘤方面显示了不可替代的作用。美国 FDA 批准的治疗艾滋病药物 AZT、ddC、ddI、d4T 、3TC 都是核酸类物质，抗病毒首选药物三氮唑核苷、阿昔洛韦等也是核酸药物。抗代谢紊乱、治疗肿瘤药物也大都是核酸类药物。其中有抗恶性肿瘤新药氟铁龙，中国开发的一类新药氯腺苷等等。近年来开发的反义类核酸药物可通过和 mRNA 缥合阻止病毒和癌基因表达，其临床使用效果良好的报道越来越多。因此，有人预言，核酸类药物将继磺胺药、抗生素之后成为新一代药物。核酸类药物作为抗病毒药物，以低毒性、不生产抗药性等特点，被广泛应用于临床。用于治疗肿瘤的药物有 5-氟尿嘧啶、5-脱氧氟尿嘧啶等。还有些核酸衍生物具有抗肿瘤和抗病毒双重作用，如合成的阿拉伯糖苷类衍生物中的阿糖胞苷、环胞苷，除抗癌外，还用于抗疱疹病毒感染及治疗疱疹性脑炎。6.核酸药物的现状与前景核酸工业进入 80 年代以来，开始快速发展，从 Derwent Innovation Index 数据库收录的核酸药物专利（族）优先权年分布上，90 年代早期核酸药物的相关专利还很少，90 年代中期在数量上有了突破，2000 年达到最高峰，之后维持在一个较高的发展水平。2006 年 RNA 干扰机制获得诺贝尔生物医学奖，为核酸药物发展提供了新思路，核酸药物出现新发展。核苷酸目前国内市场需求在 2000 吨以上，国内产量不足 200 吨，基本依赖进口。国际核酸药物市场一直由日本垄断，其产量近 2 万吨，80%自用，20%出口。日本国内几乎所有面包、饼干等食品都添加核苷酸。在中国，仅有一部分核苷酸用于抗癌抗病毒药物，食品方面极少应用，核酸药物市场潜力巨大。核酸药物具有广泛的应用前景，中国的核酸药物研究虽然也在加速发展，但与美国相比存在着很大差距，随着相关学科及技术的进步，核酸药物发展的问题能够不断得以解决，从而应用于临床，为人类疾病治疗带来新的福音。结束语：核酸是生命的基本物质，它存在于所有生物的细胞中，是生物遗传的基本物质。随着生命科学技术的进步和生物工程的发展，核酸衍生物以其独特的药理作用形成了一个新兴产业，正日益显示出其重要的作用。参考文献：1 冯琦.核酸药物的研究现状与展望.中国生化药物杂志.2006(3):156-1592 邓倩莹,等浅谈核酸药物期刊论文.科协论坛.2010 (11):T523杨静,吴大成.金辉等反义核酸药物的研究和应用J 医学学报 2008(7)4黄琦,赖依峰,钟文英.帕珠沙星与 DNA 相互作用的光谱研究 期刊论文 -中国新药杂志 2009(6) 5白进发.刘志强.宋凤瑞.刘淑莹.抗癌药与 DNA 相互作用的电喷雾质谱研究 期刊论文 -药学学报 2007(6) 6彭红军,周光明,黄成,邓永利.萘酚绿 B 与 DNA 相互作用的 FT-SERS 研究 期刊论文 -西南师范大学学报（自然科学版）2005(2):TQ4607刘晓宇.天然生物材料的提取制药 学位论文 硕士 2005 8阮继武.核酸化学及以核酸为靶点的药物设计学位论文 硕士 2004 9董丽琴,周剑章,吴玲玲,董平,林仲华.自组装 DNA 与Co(phen)32+/3+相互作用的表面增强拉曼光谱法研究 期刊论文 -高等学校化学学报