胰岛素类似物的分子安全性.ppt

胰岛素类似物的分子安全性,为什么要研发胰岛素类似物？,皮下注射人胰岛素的时间作用曲线不能匹配生理需要 人胰岛素制剂不能理想地满足基础和餐时胰岛素的需要,胰岛素的氨基酸序列,Kaarsholm 5:1-8.,淡蓝色：天然胰岛素的保留残基 红 色：参与受体结合的残基,修饰胰岛素以保留结构-功能特性,X10,赖谷胰岛素,赖脯胰岛素,甘精胰岛素,赖谷胰岛素,门冬胰岛素,甘精胰岛素,地特胰岛素,设计类似物的目标,有效性,动力学,安全性,保持或 改善,改善或保持安全性：关键领域,分子安全性 促有丝分裂和遗传毒性必须至少与人胰岛素一样,代谢安全性 低血糖的风险必须等于或低于人胰岛素,胰岛素,胰岛素受体,代谢效应 （例如：葡萄糖摄取）,促有丝分裂效应 （例如：细胞增殖）,IGF-I受体,分子安全性是由什么决定的？,Hansen BF, et al. Biochem.J. 1996; 315: 2719,人胰岛素,门冬胰岛素,AspB10,解离缓慢 解离快速 ,促有丝分裂能力弱 促有丝分裂能力强,从胰岛素受体的缓慢解离增强了 促有丝分裂能力,促有丝分裂/代谢活性比值,分离速率常数(Kd),%,体外与细胞增殖相关的IGF-1R高亲和力,Human insulin,0.6,0.4,0.2,0.0,0.2,0.4,0.6,Log (relative cell proliferation potency),Log (relative IGF-1R affinity),人胰岛素,0.4,0.2,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,Kohn et al. Lilly Research Laboratories, Peptides 2007;28:93548,0.8,log(相对细胞增殖能力）,log（相对IGF-1R亲和力）,在胰岛素受体上作用的持续时间,与IGF-I 受体 结合的强度,胰岛素,代谢效应 （例如：葡萄糖摄取）,促有丝分裂效应 （例如：细胞增殖）,分子安全性是由什么决定的？,胰岛素受体,IGF-I受体,X10的教训：单个氨基酸替代的效应,胰岛素受体亲和力：增加2倍 IGF-1受体亲和力：增加6倍 致有丝分裂强度：增加10倍 在雌性SD大鼠的52周研究中呈剂量依赖性致肿瘤作用,Dideriksen LH et al. Diabetes 41 (Suppl 1):143A, 1992,诺和诺德研发类似物安全性的策略,所有研发的候选胰岛素类似物必须显示： 低IGF-1受体亲和力 从胰岛素受体迅速解离 平衡IGF-1受体与胰岛素受体的亲和力，等于或低于人胰岛素,胰岛素类似物的比较,Kurtzhals P, et al. Diabetes 2000; 49: 999,FDA专家意见甘精胰岛素,很多体外细胞系的研究显示HOE901甘精胰岛素与人胰岛素产品相比与IGF-1受体的亲和力增高48倍。在骨肉瘤细胞中应用TdR掺入法分析显示HOE901的促有丝分裂活性比人胰岛素增高35倍这些体外研究的发现与人类临床应用之间的显著性和相关性有待研究 美国FDA对甘精胰岛素的药理学和毒理学回顾，2000年,FDA专家意见地特胰岛素,地特胰岛素与结构相关的IGF-1受体的结合亲和力低，和它与胰岛素受体的亲和力是相似的。所以，地特胰岛素和人胰岛素在胰岛素受体与IGF-1受体亲和力的比例上大致相近。地特胰岛素的促有丝分裂能力与人胰岛素相比降低约10倍。 美国FDA对地特胰岛素的药理学和毒理学回顾，2003年,甘精胰岛素可能与癌症相关?!,2009年6月EASD：,甘精胰岛素和癌症相关性研究,德国研究1（127,031例患者）中，甘精胰岛素呈剂量依赖性地与癌症风险增加相关，与人胰岛素相比在每日剂量50U时，相对风险（RR）显著增加至1.31（95可信区间 1.20-1.42）。日剂量更高时，与人胰岛素相比相对风险进一步增加。 瑞典研究2（114,841例患者）证实了上述研究的结论，甘精胰岛素与其它胰岛素相比乳腺癌的相对风险为1.99（95可信区间 1.31-3.03），但是对于其它类型的肿瘤没有发现显著联系。 苏格兰研究3（49,197例患者）显示，在单独应用甘精胰岛素的患者，甘精胰岛素与其它胰岛素相比所有癌症的风险有轻微显著增加，但是作者将这种小幅度增加归因为人群的分配偏倚。 英国研究4（62,809例患者）没有证实甘精胰岛素与其它胰岛素相比与癌症风险增加相关，但是显示了二甲双胍在癌症发生过程中的保护作用。,1. Hemkens et al. Diabetologia. 2009;52(9):1732-44. 2. Jonasson et al. Diabetologia. 2009;52(9):1745-54. 3. Colhoun et al. Diabetologia. 2009;52(9):1755-65. 4. Currie et al. Diabetologia. 2009;52(9):1766-77.,紧急号召进一步的研究,促有丝分裂能力增强是否会促进 细胞增殖，尤其是癌细胞增殖？,胰岛素类似物刺激人乳腺上皮细胞系 增殖的相关信号传导通路分析, vs 人胰岛素 vs 牛胰岛素, p0.05,优泌乐,牛胰岛素,短效人胰岛素,来得时,诺和平,诺和锐,n=20,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0,对照,1.5nM,增殖的倍数 (与对照组相比),150nM,15nM,Shukla et al. Endocrine-Related Cancer 2009;16:42941,1.5M,在乳腺癌细胞系中 甘精胰岛素促增殖作用高于人胰岛素,p 0.05,短效人胰岛素,来得时,1型糖尿病患者和健康志愿者注射来得时1-11天， 其血清游离胰岛素水平为70-90pmol/L, 注射后峰值220pmol/L (Heise et al. 2002, 2004, Gerich et al. 2006, Becker et al. 2008).,Shukla et al. Endocrine-Related Cancer 2009;16:42941,在乳腺癌细胞系中 治疗浓度的甘精胰岛素促增殖作用高于人胰岛素,此体外试验显示治疗浓度的甘精胰岛素促进 癌细胞增殖 在人体内，治疗浓度的甘精胰岛素会怎样？,Perceptions vs Reality Optimal dosing of Levemir,24,胰岛素类似物与细胞增殖作用的最新研究,Mayer & Chantelau. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010, 1-6, Early Online,31例1型糖尿病患者； 应用甘精胰岛素, 地特胰岛素或NPH治疗； 交叉试验,乳腺癌细胞系 在含10%患者血清的 培养液中孵育72小时,取患者血清样本,治疗1周以上,Mayer & Chantelau. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010, 1-6, Early Online,研究方法,增殖能力的比例 (与对照相比增加倍数, OD, 95% CI),地特胰岛素 vs. NPH,Mayer & Chantelau. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010, 1-6, Early Online,增殖能力用细胞（在含有10%患者血清的培养基中培养）的OD（光密度）值作参考,26,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,胎牛血清 vs. NPH,甘精胰岛素 vs. NPH,1.11 (1.051.18) (p 0.005),0.99 (0.981.02) (NS),1.02 (0.911.13) (NS),应用甘精胰岛素患者的血清培养细胞增殖作用明显增强,是否甘精胰岛素在体内会被降解， 而代谢产物的安全性与人胰岛素相似？,代谢,人胰岛素,甘精胰岛素,甘精胰岛素 代谢产物 M1,甘精胰岛素 代谢产物 M2,甘精胰岛素促有丝分裂作用最新研究,29,Sommerfeld et al. PLoS One. 2010 Mar 4;5(3):e9540.,Data are means SEM,30,Sommerfeld et al. PLoS One. 2010 Mar 4;5(3):e9540.,结 果,甘精胰岛素在循环中部分(46-98%) 降解为代谢产物,降解率存在显著个体差异,甘精胰岛素在注射部位部分(50%) 降解为代谢产物，降解率存在个体差异,甘精胰岛素说明书中已明确注明： 在体内部分降解为代谢产物,甘精胰岛素只能部分降解，说明在体内仍有一部分以原型存在，前面的