关于胰岛素研发一

1、胰岛素的研发胰岛素的研发 关于胰岛素研发一 内 容 胰岛素的结构差异与临床优势 2 3 1胰岛素的历史胰岛素的历史 胰岛素的药物动力学 诺和诺德：质量的保证、一体化的服务 2 3 生产工艺的差异与临床优势 关于胰岛素研发一 胰岛素的发现 证实胰腺损伤可导致糖尿病 Thomas Canley (英)1788年 年 发现胰腺内具有分泌功能的细胞团 Langerhans (德) 1869年 年 证实胰腺细胞团产生降血糖物质 Von mering 和 Minkowski (德)1889- 1893年年 将胰腺细胞团命名为胰岛 Edouard Laguesse (法)1893年 年 将胰岛分泌的降糖物质

2、命名为胰岛素 Jean de Meyer (比利时)1909年 年 关于胰岛素研发一 James B Collip (化学家) Frederick G. Banting (医生) 获1923年 诺贝尔医学奖 Charies H Best (学生助理) J.J.R Macleod (生理学家) 获1923年 诺贝尔生理学奖 1921年 从狗的胰脏提取了胰岛素并用于临床 胰岛素的诞生胰岛素的诞生 为纪念四位科学家为糖尿病治疗做出的杰出贡献 将班廷（Banting）医生的生日（11月14日）定为世界糖尿病日 关于胰岛素研发一 胰岛素初次在临床使用 胰岛素治疗后胰岛素治疗后胰岛素治疗前胰岛素治疗前 1

3、922年1月1日，Banting 和Best给14岁的糖尿病 病人注射了胰腺提取物， 使患者血糖下降至正常 水平 另一位糖尿病儿童则因 之活至76岁 胰岛素正式使用于临床 关于胰岛素研发一 胰岛素发展历程胰岛素发展历程 1923 动物胰岛素动物胰岛素 192019301940195019601970198019902000 1973 单组分胰岛素单组分胰岛素 1978 人胰岛素人胰岛素 1996 胰岛素类似物胰岛素类似物 1946 NPH 胰岛素胰岛素 1953 长效胰岛素长效胰岛素 未来胰岛素未来胰岛素 关于胰岛素研发一 胰岛素的结构差异与临床优势 2 3 1胰岛素的历史 胰岛素的药物动力学

4、胰岛素的药物动力学 诺和诺德：质量的保证、一体化的服务 2 3 生产工艺的差异与临床优势 内内 容容 关于胰岛素研发一 胰岛素胰岛素（mu/l） 80 25 0 8162408 8 6 4 时钟时间（小时）时钟时间（小时） 进餐进餐 葡萄糖葡萄糖 胰岛素 葡萄糖 正常的胰岛素分泌与血糖水平的正常的胰岛素分泌与血糖水平的 关系关系 关于胰岛素研发一 正常人胰腺分泌的胰岛素首先作用于肝脏 胰岛素 葡萄糖摄取 肝糖产生 脂肪沉积 葡萄糖摄取 肝脏是胰岛素作用的首要靶器官肝脏是胰岛素作用的首要靶器官 关于胰岛素研发一 靶细胞 组织储库 降解 循环胰岛素 溶解 解聚 扩散 抗体 结合 自由胰岛素 吸收

5、分布 作用 给药 饮食 运动 反调节 降解 肾脏排泄（1%） l肌肉及脂肪10%-20% l肾脏10%-20% l肝脏60%-80% 清除 细胞 胰岛素制剂 生物作用 外源性人胰岛素的代谢情况外源性人胰岛素的代谢情况 关于胰岛素研发一 影响吸收的主要因素：影响吸收的主要因素： 胰岛素的交联状态 胰岛素六聚体充分 稀释、解聚成较小单 位所需的时间 胰岛素的种类、浓度、 容量 胰岛素剂量大，即 容量大，则六聚体稀 释、解聚所需的时间 延长，使得胰岛素作 用时间延长 注射部位毛细血管密度、 胰岛素的通透性 10-310-410-510-8 六聚体二聚体单体Zn2+ 血液 克分子浓度 解聚 扩散 毛细

6、血管膜 短效人胰岛素的吸收动力学短效人胰岛素的吸收动力学 关于胰岛素研发一 80 60 40 20 0 024681012 血浆自由胰岛素（mu/l） 胰岛素注射或食物摄取后的时间（小时） 1型糖尿病，胰岛素皮 下注射后的整体轮廓 非糖尿病范围（均值1SD） 皮下皮下给药短效人胰岛素：给药短效人胰岛素： 血浆胰岛素轮廓呈非正常生理状态血浆胰岛素轮廓呈非正常生理状态 餐后即时胰岛素水平不够高； 餐后晚些时间内胰岛素回落慢， 导致水平过高 通过一些合乎逻辑的策略（如胰岛素类似物），在某些范围内， 不恰当的血浆胰岛素整体轮廓及很大的变异性可以得到纠正 关于胰岛素研发一 皮下注射短效人胰岛素 与进餐之

7、间的重要时间间隔 l当食物被摄入时，胰岛素 达峰时间与血糖升高同步非 常重要，因此注射时间尤为 关键 l在进餐前30-60分钟注射短 效人胰岛素，餐后血糖的漂 移将会降低 l进餐即刻注射速效胰岛素 类似物与餐前30分钟注射短 效人胰岛素制剂可以获得相 似甚至更好的血糖控制 关于胰岛素研发一 l 胰岛素的吸收在不同 部位是不同的 腹部最快、腿部最慢、 臂部中 l 不同种类胰岛素注射 部位也应不同 短效的应注射在吸收快 的部位 长效的可注射在吸收慢 些的部位 * * * * * * * * * 腹部 臂 腿 100 90 80 70 60 50 40 30 0306090120135 初始记录的百

8、分率 125I胰岛素注射 胰岛素注射 注册后时间（分钟） 吸收的变异性吸收的变异性 关于胰岛素研发一 胰岛素抗体的作用 具有循环胰岛素储库的作用 理论上，可能激发无法预料的低血糖的发生，但机率小 胰岛素从血浆中的消失 健康人：血浆中胰岛素寿命3-5分钟 病理状态会影响胰岛素的清除率：如肝病、尿毒症等 降解及排泄 介导胰岛素降解的主要器官：肝脏（60%-80%）、肾脏（10-20%）、 外周组织 胰岛素清除：肝脏通过受体介导、肾脏通过肾小球及受体介导 循环中的胰岛素动力学循环中的胰岛素动力学 关于胰岛素研发一 内源胰岛素首要靶器官是肝脏内源胰岛素首要靶器官是肝脏 皮下注射后人胰岛素的交联状态，即

9、从胰岛素六聚体充分稀皮下注射后人胰岛素的交联状态，即从胰岛素六聚体充分稀 释、解聚成较小单位所需的时间，是影响胰岛素吸收的主要释、解聚成较小单位所需的时间，是影响胰岛素吸收的主要 因素因素 人胰岛素注射剂量大则六聚体稀释、解聚所需的时间延长，人胰岛素注射剂量大则六聚体稀释、解聚所需的时间延长， 使得胰岛素作用时间延长使得胰岛素作用时间延长 皮下注射短效人胰岛素，胰岛素水平呈非正常生理性水平，皮下注射短效人胰岛素，胰岛素水平呈非正常生理性水平， 通过一些合乎逻辑的策略，在某些范围内，不恰当的血浆胰岛素通过一些合乎逻辑的策略，在某些范围内，不恰当的血浆胰岛素 整体轮廓及很大的变异性可以得到纠正整体

10、轮廓及很大的变异性可以得到纠正 不同注射部位胰岛素吸收速率不同不同注射部位胰岛素吸收速率不同 小结小结 关于胰岛素研发一 胰岛素的结构差异与临床优势胰岛素的结构差异与临床优势 2 3 1胰岛素的历史 胰岛素的药物动力学 诺和诺德：质量的保证、一体化的服务 2 3 生产工艺的差异与临床优势 内内 容容 关于胰岛素研发一 胰岛素的三维结构 胰岛素六聚体的三维结构图胰岛素六聚体的三维结构图 用用X线衍射法测出猪胰岛素晶体的立线衍射法测出猪胰岛素晶体的立 体结构为体结构为(中国，中国，1971)：六个胰岛素：六个胰岛素 分子和两个锌离子的胰岛素六聚体分子和两个锌离子的胰岛素六聚体 两个胰岛素分子形成二

11、聚体，三个二两个胰岛素分子形成二聚体，三个二 聚体围绕着三重轴形成对称排列的六聚体围绕着三重轴形成对称排列的六 聚体聚体 作为胰岛素的储存形式，在胰岛素作为胰岛素的储存形式，在胰岛素 制剂注射到人体内也需要经过由六制剂注射到人体内也需要经过由六 聚体解离为二聚体，再分解为单体聚体解离为二聚体，再分解为单体 释放入血液被利用的过程释放入血液被利用的过程 关于胰岛素研发一 基因重组胰岛素基因重组胰岛素 胰岛素净化胰岛素净化 人胰岛素人胰岛素 动物胰岛素动物胰岛素 胰岛素发展史上的第一次革命胰岛素发展史上的第一次革命 长效胰岛素长效胰岛素 获得生产资格获得生产资格 解决免疫原性问题解决免疫原性问题

12、关于胰岛素研发一 人胰岛素的产生，降低了免 疫源性 胰岛素的两个肽链分别为21个氨基酸组成的A链和 30个氨基酸组成的B链，氨基酸排列有种属差异 人胰岛素的一级结构 关于胰岛素研发一 人胰岛素人胰岛素 胰岛素类似物胰岛素类似物 类似物类似物 解决模拟生理的问题 胰岛素发展史上的第二次革命胰岛素发展史上的第二次革命 基因重组胰岛素基因重组胰岛素 胰岛素净化胰岛素净化 长效胰岛素长效胰岛素 获得生产资格获得生产资格 关于胰岛素研发一 生理胰岛素作用模式生理胰岛素作用模式 短效人胰岛素起效慢，峰值延迟，短效人胰岛素起效慢，峰值延迟， 造成：需提前造成：需提前30分钟注射、餐后血分钟注射、餐后血 糖控

13、制欠佳、下一餐前低血糖糖控制欠佳、下一餐前低血糖 短效人胰岛素短效人胰岛素 中效人胰岛素（中效人胰岛素（NPH）体内变异性大，）体内变异性大， 有峰值，有峰值， 造成：容易出现低血糖造成：容易出现低血糖 NPH 生理胰岛素作用模式生理胰岛素作用模式: : 餐时相关的胰岛素峰值餐时相关的胰岛素峰值 基础胰岛素基础胰岛素 目前人胰岛素制剂目前人胰岛素制剂 不能很好模拟生理性胰岛素分泌不能很好模拟生理性胰岛素分泌 预混人胰岛素可以模拟基础和餐时胰岛预混人胰岛素可以模拟基础和餐时胰岛 素分泌，但它具有短效人及中效人素分泌，但它具有短效人及中效人 胰岛素的不足胰岛素的不足 预混人胰岛素预混人胰岛素 30

14、R 关于胰岛素研发一 Kaarsholm and Ludvigsen. Receptor 1995;5:18 s A-chain B-chain A1 B1 A21 B30 ss s s s Light blue: residues preserved in naturally-occurring insulins Red: residues involved in receptor binding 胰岛素分子修饰位点胰岛素分子修饰位点 关于胰岛素研发一 地特胰岛素去掉了地特胰岛素去掉了B30B30的的ThrThr，在，在B29B29连接了连接了酰化的十四烷酸酰化的十四烷酸甘精胰岛素甘精胰岛素

15、B B链末端增加链末端增加2 2个个ArgArg，A21A21位置位置GlyGly取代取代AspAsp门冬胰岛素门冬胰岛素( (诺和锐诺和锐）是）是AspAsp替代替代B28B28的的ProPro，使得分子间的聚合力降低，使得分子间的聚合力降低 Thr gly Tyr Phe Phe Gly Arg Glu Gly Val Leu Tyr Leu Ala Glu Val Leu His Ser Gly Cys Leu HisGlnAsnValPhe B1 A21 B29 A1 Asn Tyr Asn Glu Leu Gln Tyr Leu Ser Ile SerThr Cys Gln Glu

16、Val Ile Cys Cys Cys Cys B28 Lys ProPro Lys Arg Arg Gly B30 Thr 十四烷酸十四烷酸 赖脯胰岛素赖脯胰岛素ProPro和和LysLys相互换位而成相互换位而成 Asp Karsholm 5:1-8. 胰岛素类似物的化学结构胰岛素类似物的化学结构 关于胰岛素研发一 基础胰岛素类似物基础胰岛素类似物 速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物 不同的胰岛素类似物不同的胰岛素类似物 关于胰岛素研发一 速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物门冬胰岛素门冬胰岛素( (诺和锐诺和锐 ) ) 解离迅速解离迅速 诺和锐产品说明书 诺和灵R产品说明书 常规人胰岛素常规人

17、胰岛素 诺和锐诺和锐 (门冬胰岛素）门冬胰岛素） 达峰时间达峰时间: 4060 : 4060 分钟分钟 皮下组织皮下组织 达峰时间达峰时间: 90150 : 90150 分钟分钟 毛细血管壁毛细血管壁 六聚体二聚体单体 关于胰岛素研发一 诺和锐与人胰岛素：药代学与药效学 血浆胰岛素血浆胰岛素（pmol/L） 500 400 300 0 100 200 500100 50 150 250 350 450 150 200250300 350 400 450500550 600 500 400 300 0 100 200 50 0 600 700 100150 200 250 300 350 400

18、 450500550600 葡萄糖输注率（葡萄糖输注率（mg/min） 时间（分钟）时间（分钟）时间（分钟）时间（分钟） 诺和锐诺和锐 人胰岛素人胰岛素 Mudaliar SR et al. Diabetes Care 1999;22:1501-6 诺和锐高峰出现时间是在注射后5060分钟，能够更好地控制餐后血糖 快速回落到基线水平减少了下餐前低血糖发生的几率 关于胰岛素研发一 不同的胰岛素类似物 基础胰岛素类似物基础胰岛素类似物 速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物 关于胰岛素研发一 理想的基础胰岛素治疗 应该模拟生理性基础胰岛素的分泌长效、平稳， 作用持续24小时，无峰值效应 能够安全有效降低

19、空腹血糖，尽量减小血糖波动 关于胰岛素研发一 促有丝分裂能力和遗传毒性 必须至少与人胰岛素一样 有丝分裂有丝分裂：是真核细胞分裂产生体细胞的过程；细胞通过该是真核细胞分裂产生体细胞的过程；细胞通过该 方式进行细胞增殖方式进行细胞增殖 遗传毒性：是由化学物和辐射线等造成的，均为遗传毒性：是由化学物和辐射线等造成的，均为DNADNA损伤所损伤所 致的一种突变，包括基因突变和染色体畸变致的一种突变，包括基因突变和染色体畸变 分子安全性 低血糖的风险必须等于 或低于人胰岛素 代谢安全性 胰岛素安全性包括的主要内容胰岛素安全性包括的主要内容 关于胰岛素研发一 决定胰岛素分子安全性的因素 胰岛素胰岛素 胰

20、岛素受体 代谢效应代谢效应 （例如：葡萄糖摄取）（例如：葡萄糖摄取） 促有丝分裂效应促有丝分裂效应 （例如：细胞增殖）（例如：细胞增殖） IGF-1受体 在胰岛素受体上 作用的持续时间 与IGF-I受体结 合的强度 关于胰岛素研发一 Hansen BF, et al. Biochem.J. 1996; 315: 2719 人胰岛素人胰岛素 X10 解离缓慢解离缓慢 解离快速 促有丝分裂能力弱 促有丝分裂能力强促有丝分裂能力强 从胰岛素受体的从胰岛素受体的 缓慢解离增强了促有丝分裂能力缓慢解离增强了促有丝分裂能力 促有丝分裂促有丝分裂/代谢活性比值代谢活性比值 分离速率常数分离速率常数(Kd) % 关于胰岛素研发一 Kohn et