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67kDa99 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 TheNeanatalFcReceptor 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67000Da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 6 0 057 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 6 0 057 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 120mg kg Pac 20mg 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 DHApaclitaxel 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 12 M 同型半胱氨酸 0 15 0 25 M 半胱氨 3 4 M GSH 4 5 M 血液循环中的巯基总量约在400 500 M 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 TherapeuticefficacyofdoxorubicinandDOXO EMCHinthemammarycarcinomaxenograft3366 一组7只 TherapeuticefficacyofdoxorubicinandDOXO EMCHintheovariancarcinomaxenograftA2780 一组6只 TherapeuticefficacyofdoxorubicinandDOXO EMCHintheSCLCxenograftH209 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 EMCHIII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11 15h 实例