《生物制药工艺学》第13章生化药物制造工艺课件.ppt

重要生物药物制造工艺重要生物药物制造工艺 第 三 篇 本门课程由以下三大部分内容组成 基础篇：生物制药工艺基础 1 技术篇：生物分离工程技术 2 品种篇：重要生物药物制造工艺 3 生物药物的类别 （一）天然生物药物 1.微生物药物 microbil medicine 2.生化药物（含海洋药物） Biochemical medicine（Marine medicine） （二）生物技术药物（新生物制品） 1.DNA重组药物（DNA recombinant medicine）基因工程与蛋白质工程药物 2. 基因药物 （三）合成或半合成生物药物 聚乙二醇化技术原理 屏蔽效应 BB E E C C DD AA减少酶的降解 降低清除率 提高溶解度 降低免疫反应性降低免疫原性 经典案例PEGASYS IFNINTERONPEGASYS 分布容积积，L319880*614 清除率，mL/h11,80016,1701,54080 吸收半衰期， h 2.34.650 峰/ 谷比值值无限1001.5-2.0 清除半衰期，h25 4077 生化药物制造工艺生化药物制造工艺 第 十 三 章 生化药物的定义、分类、特点 定义：具体运用生物化学研究方法， 从生物体中经提取、分离、纯化等手 段获得的天然存在的生化活性物质或 将上述这些物质加以结构改造或人工 合成创造出的自然界没有的新的活性 物质，通称生化药物(Biochemical medicine)。 酶类药物 辅酶类药物 核苷酸与核酸类药物 多肽类药物 氨基酸类药物 蛋白质类药物 多糖类药物 脂类药物 分 类 生化药物特性 1药理学特性： 1 药理活性高，针对性强 毒副作用少，营养价值高 2 生理副作用常有发生 免疫原反应 过敏反应 3 生化药物特性 2化学特性： 1 含量低、杂质多、工艺复杂、 收率低、技术要求高； 结构复杂，生物活性受空间 结构严格限制，稳定性差； 2 易染菌、腐败3 3.天然生化药物是新型生物药物的先导物: 通过合理药物设计，可以创制疗效更高，作用更专一，更易 为机体接受，副作用与不良反应更小的新药。 GLP-1具有明确的 降血糖活性，但由 于半衰期过短，原 形难以直接用于临床 先导物 分子改构及受体天然激动剂的 筛选，代表性药物是Exendin-4 化学修饰，代表药物是Novo Nordisk公司 的Liraglutide 融合蛋白，代表药物是HGS 公司的Albugon（融合白蛋白） 生化药物特性 GLP-1的结构 人体内源性的GLP-1有两种形式：GLP-1（7-36）-NH2和 GLP-1（7-37），前者较后者在C末端缺少一个Gly，但末端 是酰胺化的。其N末端的His-Ala结构是人体内DPP-4酶的识 别序列，可迅速被切去，酶切后的产物失去降糖活性且是原 形多肽的竞争性抑制剂。 GLP-1的天然受体激动剂 上图显示的是Exendin-4的分子结构，该分子是源于美 洲巨蜥唾液的一种天然多肽，它与GLP-1有53%的序列同源 性，是GLP-1受体的天然激动剂。由于N端结构为His-Gly， 该分子可有效抵抗DPP-4的酶解，其体内半衰期为3.3-4小时 ，每天注射两针。 GLP-1的结构改造 上图显示的是Novo Nordisk公司基于GLP-1研发的 Liraglutide，该分子第34位Lys突变为Arg，第26位Lys软脂 酸修饰后可与体内的白蛋白结合。与白蛋白偶合后的分子一 方面可以有效的抵抗酶解，另一方面可显著延长体内半衰期 (12.6小时)，该药物在临床上可实现每天注射一针。 GLP-1的结构改造 上图显示的是采用PEG修饰GLP-1的结构，通过对GLP- 1第34位Lys进行选择性修饰可显著提高GLP-1对DPP-4的抵 抗能力（酶解半衰期自9.6min延长至88.1min），而其生物 学活力保持良好（PEG-GLP-1生物学活力是GLP-1原形多肽 的93%）。 80-90年代 70-80年代 50-70年代 有机溶剂分级分离、等电沉淀 -粗提物 100余种 离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术 -提高了产品的纯度和收率 350余种 多种层析技术、超速离心等 -高纯度的生化药物 500多种 生化药物的资源 植 物 动 物 动物脏器 血液、分泌物及其它代谢物 微 生 物 海 洋 生 物 主要从以下脏器中制取生化药物主要从以下脏器中制取生化药物 毒蜥 Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的 一种多肽，研究发现该多肽与人体 内的GLP-1在序列上有53的同源 性，同GLP-1一样具有促进胰岛素 分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护 胰岛细胞等作用。2005年经FDA 批准用于二型糖尿病的治疗。 Exenatide是Exendin-4的人工合成 品。 Exenatide 麻省Transmolecular公司的 科学家将放射性I131附着 于自蝎子毒液中提取的一种 多肽制成药物，研究发现该 药物具有靶向性，对晚期神 经胶质瘤有较好疗效，患者 只需要从外部注射这种化合 物，而无需再进行化疗或放 射治疗。该药物目前仍处于 临床研究阶段。 蝎 毒 肽 微 生 物 1利用微生物作为工具 微生物的代谢物 2 微生物菌体3 海 洋 生 物 1 海藻类：已知的海藻有1万多种 海洋动物类：腔肠动物类、节肢 动物类、 软体动物类、鱼类、 爬行动 物类、海洋哺乳动物类 2 海洋微生物： 3 僧袍芋螺 齐考诺肽（ziconotide） 最初由僧袍芋螺中提取 ，现已人工合成，是一 种神经细胞钙通道阻断 剂。作为一种非阿片类 镇痛药物，用于治疗严 重的慢性神经性疼痛， 其鞘内注射剂经FDA批 准于2005年上市。 齐考诺肽（ziconotide） Didemnin B是一种由7个氨基酸和2个羧 酸组成的带有分枝的环缩肽,既能抑制蛋 白质的合成,也能抑制DNA、RNA的合 成,对黑色素瘤B16细胞周期作用的研究 表明,它可杀伤各期细胞,尤以G1至S期细 胞敏感 ，它可快速完全介导HL-60细胞 凋亡。目前Didemin B已能够人工全合 成,该药完成了临床期实验,最有希望 开发成治疗癌症的新药。此外第二代 didemnins-脱氢didemnins B(aplidine)现 也已进入临床实验。 海鞘来源的抗癌肽 Didemnin B 海兔体内存在着多种结构独特 、生理功能各异的次生代谢产 物,如萜类、毒素、甾体、大环 内酯及肽类等,其中肽类化合物 尤为引人注目。其中 Dolastatin15和Dolastatin10已经 完成全合成,并正在美国进行 期和期临床试验,主要用于小 细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤 和前列腺癌等实体瘤的治疗。 海兔来源的抗癌作用肽 第一节 氨基酸类药物 氨基酸类的分类 1 蛋白质氨基酸：编码氨基酸 非蛋白氨基酸：D型氨基酸、- 氨基酸、-氨基酸等 2 衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨 酸、磷葡精氨酸等 3 氨基酸的生产方法 蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸 发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨 酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜 氨酸、赖氨酸、亮氨酸等 化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨 酸、苯丙氨酸、丝氨酸等 酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等 水 解 氨基酸分离 精制氨基酸蛋白质 酸水解法 碱水解法 酶水解法 溶解度法 特殊试剂吸 附法 吸附法 离子交换法 结晶 重结晶 蛋白质水解法 微生物，植物细 胞，动物细胞 化学合成，生物 合成，天然存在 底 物(AAAA前体前体) 生物反应器 含L-AA反应液 L-AAL-AA 酶转化法生产L-AA流程 结结 构分子量等电电点性 质质溶解性 L-Asp L-Ala L-Asp和L-Ala的结构与性质 133.10 89.09 2.77 6.0 酸性氨基酸 中性氨基酸 溶于水和盐 酸，不溶于 乙醇和乙醚 在水中有一 定溶解性， 不溶于丙酮 及乙醚 +CO2 天冬氨酸酶 L-Asp脱羧酶 酶转化反应工艺路线 固定化 L-Asp脱羧酶 转化液B 延胡索酸+ NH3 固定化 天冬氨酸酶 转化液AL-Asp粗品L-Asp精品 L-Al