靶向药物与纳米技术在新药研发中的应.ppt

中国生物化学专业委员会常委委员国家自然基金委员评审专家中国生物工程学会会员中国微生物学会会员中国药剂学会会员 靶向药物与纳米技术在新药研发中的应用 三峡大学龚大春 三峡大学 药物制剂研究所 一 靶向药物概述二 纳米技术概述三 新药研发与案例 内容提要 三峡大学 药物制剂研究所 一 靶向药物概述 靶 target 目标 标的靶向 targeting 作用于目标 命中目标靶向药物 targetingdrug 命中目标的药物分子靶向给药系统 targetingdrugdeliverysystem TDDS TDS 命中目标的药物制剂 靶向制剂 靶向治疗 targetingtherapeutics 命中目标的治疗方法或手段 三峡大学 药物制剂研究所 靶向药物 定义 根据病变或靶 肿瘤 组织 细胞 分子的生物学特征差异 研发具有命中目标的药物分子统称为靶向 治疗 药物相关机制 靶向药物通过阻断肿瘤细胞或相关细胞的信号传导 控制细胞基因表达的改变 而产生抑制或杀死肿瘤细胞特点 专属性强 副作用小 风险大 机制尚待明确 价格高按药物作用位置和方式不同分类 1 作用于肿瘤细胞的表皮生长因子 EGF 的药物 Herceptin等 2 作用于血管细胞的血管表皮生长因子 VEGF 的药物 Avastin等 3 抗体引导药物运送到肿瘤细胞周围 高效力杀死肿瘤细胞 如 Mylotarg等 三峡大学 药物制剂研究所 靶向制剂 定义 靶向制剂属于第四代药物制剂 系指载体将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性浓集定位于靶组织 靶器官 靶细胞或细胞内结构的给药系统 俗称导弹药物历史 靶向制剂的概念是EhrlichP在1906年提出 至今已100多年 上世纪70年代末80年代初 相关人员即开始较全面地研究 特点 最大限度提高治疗效果 减少全身性的毒副作用 尤其适用于癌症化疗 成本高 风险低 疗效明确 基本分类 1 被动靶向制剂 微粒吞噬 生理特征 RES效应 2 主动靶向制剂 表面修饰 单抗定位 3 物理化学靶向 磁性 热和pH敏感 栓塞性微球等 三峡大学 药物制剂研究所 疾病治疗的主要靶向手段 介入疗法 临床医学领域 肌体创伤 物理植入 靶向药物 药物化学领域 分子修饰 新物质发现 靶向制剂 药物制剂领域 运载手段 新载体发现 三峡大学 药物制剂研究所 靶向治疗的发展方向 肿瘤疾病 组织 细胞 分子结构组织部位 血液 肝 肾脏等 脑 骨髓等方法和手段 手术 微细病灶 转移问题 药物 单抗药物 TDS 基因等 三峡大学 药物制剂研究所 二 纳米技术概述 纳米技术系指在0 1 100纳米的尺度里 研究物质的电子 原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术 物质在纳米尺度下 显著地表现出许多新的特性 而利用这些特性制造具有特定功能的药物 称为纳米药物 药物纳米载体是以纳米颗粒 几十 几百纳米 作为药物载体 将药物治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面 通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合 在细胞摄取作用下进入细胞内 实现安全有效的靶向药物输送和基因治疗 三峡大学 药物制剂研究所 肿瘤靶向治疗新技术 研究发现 纳米颗粒由于有足够小的纳米尺寸 从而能够从高通透性的肿瘤血管中渗出 EPR效应 进入肿瘤组织 集中在肿瘤周围 一些纳米颗粒经过表面修饰会产生很高的抑制肿瘤生长的效果 但没有可检测到的细胞毒性和体内毒性 其效果已经在肝癌 乳腺癌和胰腺癌动物模型上得到证实 通过纳米技术开发具有靶向性 多种功能的药物传输体系 有助于实现肿瘤的靶向治疗 并将毒副作用降低到较低的水平 从临床治疗角度而言 实现肿瘤的低毒性治疗具有划时代的意义 三峡大学 药物制剂研究所 重要纳米载体 脂质体 磷脂 胆固醇 注射用紫杉醇脂质体 白蛋白纳米粒 人血清白蛋白为载体 内源性 提高免疫功能等 注射用紫杉醇 白蛋白结合型 Abraxane高分子胶束 具有双亲分子特征 全合成或天然材料修饰 脂质纳米粒 脂质材料为载体 来源广泛 价廉易得 其他 纳米乳 纳米囊 纳米球等 三峡大学 药物制剂研究所 三 新药研发与案例 理想的靶向制剂应具备 定位浓集控释无毒可生物降解 三峡大学 药物制剂研究所 紫杉醇及其临床用制剂 紫杉醇是一种广谱抗癌药 对多种恶性肿瘤如乳腺癌 卵巢癌 非小细胞肺癌 头颈部肿瘤 胃癌 淋巴瘤等都显示出较肯定的临床疗效 紫杉醇不溶于水 目前在临床上使用的紫杉醇注射液Taxol以聚氧乙烯蓖麻油和无水乙醇作助溶剂 约1 1比例 无靶向作用特征聚氧乙烯蓖麻油本身具有生物学效应 1 安全性的影响 严重过敏反应 神经毒性 骨髓抑制 协同作用 等2 有效性的影响 剂量受限制 非线性消除 量效关系不易预测等3 稀释不稳定性 存在药物析出的风险 长时间放置 4 使用不方便性 需使用特殊的输液导管 并滴注时间较长 3小时 三峡大学 药物制剂研究所 紫杉醇脂质体 被动靶向制剂 Liposomes脂质体 类脂小球 液晶微囊药物被包封于类脂质双分子层内微型泡囊 主要膜材 磷脂 胆固醇 肿瘤靶向性 RES EPR 细胞膜亲和性 三峡大学 药物制剂研究所 紫杉醇白蛋白纳米粒 Nanoparticles 白蛋白纳米粒特点 白蛋白亲水性水中可自组装纳米粒疏水区与紫杉醇弱结合冻干制剂优良骨架对药物有稳定作用白蛋白生物学功能 三峡大学 药物制剂研究所 注射用紫杉醇 白蛋白结合型 Abraxane 平均粒径 130nm 紫杉醇 白蛋白 电子显微镜下的纳米粒图 三峡大学 药物制剂研究所 Abraxane毒性较低 Abraxane在小鼠的半数致死剂量 LD50 比Taxol高约1 5倍Abraxane在动物中的骨髓抑制作用及神经毒性均较Taxol轻 三峡大学 药物制剂研究所 Abraxane肿瘤靶向性 Abraxane在肿瘤组织中的分布较正常组织高 移植了MX 1人乳癌组织的裸鼠接受等剂量的Abraxane或Taxol后 裸鼠乳癌组织内的紫杉醇浓度Abraxane组比Taxol组高1 33倍 紫杉醇含量比例 ABX Taxol 正常组织 等剂量Abraxane与Taxol在荷瘤裸鼠组织分布的比较MX 1荷瘤裸鼠20mg kg n 5 给药1h后 P 0 008 所有组织 三峡大学 药物制剂研究所 Abraxane肿瘤靶向性 荷瘤小鼠接受等剂量Abraxane或Taxol后肿瘤组织紫杉醇含量的比较 Abraxane 133XTaxol 三峡大学 药物制剂研究所 Abraxane疗效提高 MX 1人乳腺癌荷瘤小鼠接受等剂量Abraxane与Taxol 30mg kg 疗效比较 三峡大学 药物制剂研究所 Abraxane毒性降低 等毒性剂量Abraxane与Taxol对不同荷瘤裸鼠的疗效比较 每组N 5 IVqdx5days Prostate Ovarian Lung DesaiN YaoZ Soon ShiongP etal Evidenceofenhancedinvivoefficacyatmaximumtolerateddose MTD ofnanoparticlepaclitaxel ABI 007 andTaxolin5humantumorxenograftsofvaryingsensitivitytopaclitaxel abstract ProcAmSocClinOncol 2002 21 116a Abstract462 三峡大学 药物制剂研究所 Abraxane作用机制探讨 Abraxane通过其药物中的白蛋白 组织细胞膜上的白蛋白受体 Gp60 胞膜上的窖蛋白 Caveolin 1 以及肿瘤组织中的SPARC 使其紫杉醇更容易地聚集在肿瘤组织中在血浆中的蛋白 如白蛋白 离开血循环到达组织 肿瘤组织 主要通过两个途径 细胞旁通道 经过内皮细胞间隙 IntercellularJunction 经过细胞膜上移动小泡 如胞膜窖蛋白Caveolin 的作用进行转运 VesiclesTrafficking 将蛋白从细胞膜一侧转运到细胞膜另一侧 Transcytosis 三峡大学 药物制剂研究所 Albumin MediatesEndothelialTransportofPlasmaConstituents Thegp60 Caveolin 1Pathway 三峡大学 药物制剂研究所 聚氧乙烯蓖麻油抑制Caveolin介导的转胞吞作用 Abraxane紫杉醇穿过细胞层比Total紫杉醇高4 2倍 methylcyclodextrin能抑制nab 紫杉醇的细胞转运 提示Caveolae可能是主要的转运机制 Taxol Cremophor nab paclitaxel nab b methylcyclodextrin 4 2XGreaterTransportofNab Paclitaxel Exploitingthegp60PathwaytoPreferentiallyFeedtheTumorAlbumin BoundPaclitaxel 紫杉醇白蛋白纳米粒激活Gp60 caveolae胞膜转运途径 EndothelialCell CaveolaecontainingfluorescentPaclitaxel DesaietalSABC 2003 SPARC SecretedProteinthatisAcidicandRichinCysteine 富含半胱胺酸酸性分泌型蛋白和肿瘤的关系 肿瘤细胞分泌见于多种恶性肿瘤中和肿瘤预后有关 SPARC含量越高 预后越差 Chinetal IntJourCancer 2001 头颈部肿瘤SPARC的表现与预后的关系 SPARC stroma SPARC tumorcells 12 188patientswithmelanomas 0 75mmrelapsedSPARC osteonectin stainingwascarriedoutintheseprimarytumorsandtumorsfrom24patientswhodidnotrelapseOverallSPARCstaining n 36 Negative 36 1 50 ofcells 50 50 ofcells 14 HumanPathology30 339 1999 BreastTumorSectionstainedforSPARC 20X NormalBreastTissuestainedforSPARC 20X SPARCisOver expressedInHumanBreastCa Dataonfile AmericanBioScience Inc Albumin SPARC TissueCo Localization IntracellularCo Localization SPARC与白蛋白的关系在MX 1乳癌组织中SPARC与白蛋白呈现共位点 Dataonfile AmericanBioScience Inc 在发生乳腺上皮癌变 MX 1 的组织能较正常乳腺上皮 HMEC 检测到更多的SPARC 尽管大多数SPARC在细胞内 通过聚焦显微镜和非透化性细胞的表面染色的观察 发现大量SPARC在细胞表面 箭头表示表面相关SPARC HMEC MX 1 MX 2SPARC共焦 MX 1SPARC表面染色 MX 1细胞的SPARC表达 SPARC表达与ABX疗效的关系 紫杉醇白蛋白结合纳米微粒 平均粒径约130nm 约百分之一红血球药物利用Gp60 Caveolin 1及血管内皮细胞间隙 离开血循环进入肿瘤组织并和肿瘤组织中的SPARC结合SPARC和白蛋白结合 使载有药物的白蛋白聚积在肿瘤组织 形成肿瘤组织中的有较高的药物浓度通过肿瘤细胞膜上的Gp60 Caveolin 1作用及SPARC 将药物经膜转运到肿瘤细胞内 达到肿瘤靶向治疗 SPARC在许多肿瘤细胞高表达 乳腺癌肺癌恶性黑色素瘤胰腺癌头颈部癌食道癌肝细胞肝癌膀胱癌前列腺癌 三峡大学 生物与制药学院 展望 肿瘤纳米靶向技术研究刚刚起步 需要利用纳米技术 生物学 化学 物