基于白蛋白的药物设计.pptx

基于白蛋白的药物设计,含585个氨基酸残基的单链多肽 分子量：66458 在体液pH7.4的环境中，白蛋白为负离子，每分子可以带有200个以上负电荷 它是血浆中很主要的载体 许多水溶性差的物质可以通过与白蛋白的结合而被运输，包括胆红素、长链脂肪酸（每分子可以结合4-6个分子）、胆汁酸盐、前列腺素、类固醇激素、金属离子（如Cu2+、Ni2+、Ca2+）药物（如阿司匹林、青霉素等）,白蛋白由肝脏合成并分泌 分布在血液循环 （具有载体功能，如疏水性分子，带正电荷分子或颗粒可与白蛋白结合） 分布在人体较大器官（如皮肤或肌肉） （作为营养物质， 被细胞吞噬消化分解，为细胞的新陈代谢提供氨基酸） 血液中与器官中白蛋白存在动态平衡 肝脏每天合成并分泌13-14g（70kg成人），约等于人体每天消耗白蛋白的量,白蛋白作为药物载体的两个主要优势,白蛋白体内半衰期19天！,白蛋白体内长循环机制是什么呢？,心脏,肺,肝,肾,肠道,胃,脾,头部及上肢 毛细血管网,下肢 毛细血管网,体内循环的药物 一般有两种命运,体液循环,白蛋白分子量67kDa 99.6%的白蛋白能够逃过肾脏滤过作用 滤出的白蛋白绝大部分被肾小管重吸收,物质被内皮细胞吞噬后进入溶酶体途径，被该途径中的各种酶降解 例外: 存在FcRn溶酶体保护机制,什么是FcRn？ FcRn: The Neanatal Fc Receptor FcRn几乎表达在所有细胞的表面，而且贯穿整个生命过程 作用：保护白蛋白和免疫球蛋白免受溶酶体途径降解,溶酶体途径,FcRn溶酶体保护机制,总结： （1）分子量或则粒径大于肾小球滤过阀值，从而逃过肾小球的滤过作用 （2）FcRn溶酶体保护机制，使得白蛋白在被细胞吞噬后，免受胞内溶酶体途径的降解,白蛋白分子量约为67000 Da 通过EPR效应在肿瘤组织中富集,白蛋白是由肝脏合成的营养物质，是人体“氨基酸库” 癌细胞的新陈代谢比正常细胞活跃，对白蛋白有更大的需求，其对白蛋白的吞噬能力提高,如何将药物 搭载到白蛋白上？,如何将药物搭载到白蛋白上？,该设计的优势,该设计的注意事项！,抗癌药物的前药一般不具备药物活性，当前药进入癌组织或者癌细胞后，需要有效的断裂机制释放药物,Linker对最终药效的影响非常关键！,实例介绍,白蛋白作为脂质分子的载体，具有亲和性较高的脂肪酸结合位点 将药物分子与脂肪酸分子共价相连，则可以得到以白蛋白为载体的前药分子,实例：DHA-paclitaxel,DHA：二十二碳六烯酸,紫杉醇,癌细胞肿比正常细胞更倾向于吸收某些不饱和脂肪酸,实例：DHA-paclitaxel,绝大部份DHA-paclitaxel (99.60.057%) 广泛的与血液中血浆蛋白相结合，结合过程为非特异相互作用和非饱和过程 这是影响DHA-paclitaxel药代动力学和药效学的关键,实例：DHA-paclitaxel,实例：DHA-paclitaxel,紫杉醇与脂肪酸共价连接形成前药后，其抗癌活性大大降低 利：降低药物毒副作用 弊：药物的释放效果和药效,实例：DHA-paclitaxel,实例：DHA-paclitaxel,实例：DHA-paclitaxel,肿瘤的平均重量 (mg),接种癌细胞后的天数 (天),小鼠接种癌细胞7天后，肿瘤重量约在65mg；第七天开始，尾静脉注射用药，每天一次，连续5天，之后观察肿瘤变化和动物生长状态,实例：DHA-paclitaxel,活体动物实验表明: 与Paclitaxel相比，DHA-paclitaxel抗癌效果显著增加 细胞水平与动物水平的实验差距非常明显 Why? 药效动力学和药代动力学,实例：DHA-paclitaxel, DHA-paclitaxel经肾排除的量大大较少 由于绝大部分DHA-paclitaxel (99.60.057%)与血浆蛋白结合(主要是白蛋白)，利用白蛋白的优势改善药物PK/PD,实例：DHA-paclitaxel, Vd的差异表明，经脂肪酸化修饰后，前药与血浆中白蛋白广泛结合，增加了药物在血液循环中的时间，实现药物体内长循环 血浆中的紫杉醇则快速经肾排除或者进入人体其他组织和器官，造成正常组织和器官的毒副作用，Vd从一定程度上也能反应药物的系统毒性,实例：DHA-paclitaxel, t1/2的差异表明，经脂肪酸化修饰后，前药与血浆中白蛋白广泛结合，增加了药物在血液循环中的时间，实现药物体内长循环,实例：DHA-paclitaxel,DHA-Pac (120 mg/kg ),Pac (20 mg/kg ),肿瘤组织 Pac 浓度(nM),小时,实例：DHA-paclitaxel,实例：DHA-paclitaxel,Protarga公司的Taxoprexin（二十二碳六烯紫杉醇）,Protarga已在英国和美国的20多个试验点开始Taxoprexin(DHA paclitaxel) 对400多位患者的II期试验，研究该药对8种不同肿瘤（非小细胞肺癌、乳腺癌、结直肠癌、肾癌、胰腺癌、前列腺癌、胃癌和皮肤癌）的疗效,实例：DHA-paclitaxel,制备剂型需要乳化剂，增加药物毒性 II期临床：食道癌的，实验效果不佳，耐受性很好，但是与受试癌症的常规治疗药物相比，没有明显优势。 III期临床：非小细胞肺癌，转移性恶性黑色素瘤 DHA-paclitaxel胞内裂解机制未知，所以药物释放效率难以预测,每个白蛋白分子中约有59个赖氨酸残基和1个N-端羧基均可以用于药物连接 每个白蛋白分子中含有可参与反应的Cys-34残基,两类氨基酸残基,将药物分子直接或者通过linker 与白蛋白分子共价相连,Methotrexate-Albumin(MTX-HAS)：氨甲喋呤与白蛋白的共价偶联物,实例： MTX-HSA,白蛋白,氨甲喋呤,将药物与白蛋白通过酰胺键直接与白蛋白赖氨酸残基相连,实例： MTX-HSA,药物的修饰会改变白蛋白的生化性质，修饰的MTX越多，越倾向于积聚于肝脏，同时癌细胞对偶联物的吞噬效率也降低，偶联物血浆半衰期降低 当MTX与HAS按1:1的平均比例结合时， MTX-HAS的抗癌效果最好 细胞通过叶酸受体介导或者白蛋白受体介导的途径吞噬MTX-HAS并进入溶酶体系统,实例： MTX-HSA,实例： MTX-HSA,修饰后MTD的变化跟药物本身性质有关 肝脏对MTX-HAS的吞噬绝对值增加,实例： MTX-HSA,实例： MTX-HSA,实例： MTX-HSA,MTX-HAS相比于MTX的优势 （1）显著提高药物血液中的AUC：长循环 （2）显著提高药物在肿瘤组织的积累 （3） MTX-HSA与2006年进入二期临床，效果不是很显著 （4） MTX-HAS胞内裂解机制和药物释放效率未知,将药物与带有马来酰亚胺基的linker相连 在体内或者体外与白蛋白的Cys-34残基相连,一般将马来酰亚胺基化的前药制成药物，注射使用，当药物进入血液循环后再与白蛋白Cys-34反应,Why?,血液环境中只有白蛋白的Cys残基以自由巯基的形式存在 血液环境中，低分子量的巯基化物浓度比较低（半胱氨酸:10-12M；同型半胱氨酸:0.15-0.25M；半胱氨:3-4M；GSH:4-5M） 血液循环中的巯基总量约在400-500M，白蛋白上的Cys-34残基约占血浆巯基总量的80-90% 在使用具有针对巯基的活性基团的前药，其主要与白蛋白上的Cys-34残基发生反应,实例： DOXO-EMCH,阿霉素通过腙键与linker相连,实例： DOXO-EMCH,实例： DOXO-EMCH,Therapeutic efficacy of doxorubicin and DOXO-EMCH in the mammary carcinoma xenograft 3366 (一组7只),Therapeutic efficacy of doxorubicin and DOXO-EMCH in the ovarian carcinoma xenograft A2780 (一组6只),Therapeutic efficacy of doxorubicin and DOXO-EMCH in the SCLC xenograft H209 (一组8只),实例： DOXO-EMCH,实例： DOXO-EMCH,实例： DOXO-EMCH,实例： DOXO-EMCH,实例： DOXO-EMCH,DOXO-EMCH相比于DOXO的优势 （1）显著提高药物血液中的AUC：长循环 （2）降低阿霉素在外周组织的分布从而降低毒性,实例： DOXO-EMCH,Aldoxorubicin (CytRx公司)=DOXO-EMCH III期临床：软组织癌 II期临床：小细胞肺癌，卡波西氏肉瘤，恶性胶质瘤,实例： ABI-007,白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,采用高压均浆技术将紫杉醇与白蛋白制备成直径在130nm附近的纳米颗粒,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,由LD50和MTD数据显示：白蛋白紫杉醇的毒性明显降低,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,动物实验表明Abraxane 的优势 （1）显著提高紫杉醇在肿瘤组织中的富集 （2）降低紫杉醇毒性,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,实例：白蛋白紫杉醇（ Abraxane）,人体临床实验结果表明： （1）Abraxane的血液动力学参数没有显著的优势：CL和Vd参数反而不利于药物长循环 （2） Abraxane的显著疗效可能归因于肿瘤组织对Abraxane的有效吞噬和富集,实例：利拉鲁肽,Lys-29,Glu,每天注射一次（生物半衰期达1115h）,实例：阿