项目四多肽与蛋白质类药物生产工艺

1、 氨基酸类药物生产的四大方法 赖氨酸的提取方法 胱氨酸的生产方法 多肽及蛋白质是生物体内广泛存在的生化物 质，具有多种生理功能，是非常重要的生化物质。 组成多肽和蛋白质的基本单位是氨基酸，通常10- -100个氨基酸分子脱水缩合而成多肽，一条或多 条多肽链可组成蛋白质。多肽一般没有严密并相 对稳定的空间结构，空间结构比较易变，具有可 塑性，而蛋白质分子则具有相对严密、比较稳定 的空间结构，这也是蛋白质发挥生理功能的基础。 多肽和蛋白质都是氨基酸的多聚缩合物，而多肽 是蛋白质不完全水解的产物。 知识目标：知识目标： 掌握多肽类和蛋白类药物的基础知识， 熟悉它们的生产技术。 能力目标能力目标: 能

2、够认识多肽类和蛋白类药物。 重点与难点：重点与难点： 多肽类和蛋白类药物的生产技术。 1多肽类药物的种类 (1)多肽激素：垂体激素、下丘脑激素、甲状腺激素、 胰岛激素、肠胃道激素和胸腺激素等。 (2)多肽类细胞生长调节因子：表皮生长因子(EGF)、 转移因子(TF)、心钠素(ANP)等。 (3)含有多肽成分的其他生化药物：包 括骨宁、眼生素、血活素、氨肽素、妇血 宁、蜂毒、蛇毒、胚胎素、助应素、神经 营养素、胎盘提取物、花粉提取物、脾水 解物、肝水解物、心脏激素等。 系从牛眼内容物（水晶体、玻璃体、房水、 部分视网膜和色素膜）中提取而得，其成 分为多种氨基酸、多肽、核甙酸及微量钙、镁。 具有增

3、强眼的新陈代谢，促进角膜上皮组织再生 具有抗炎和镇痛作用，用于治疗 风湿性关节炎，类风湿性关节炎， 周围神经炎及神经痛 2多肽类药物的功能特性 (1)作为生理活性的调节因子； (2)多肽具有非常高的生物活性，110-7 molL浓度就可发挥活性； (3)分子小，结构易于改造，可通过化学 合成的方法生产； (4)活性多肽的合成过程往往是由蛋白质 经加工剪切转化而来的。 （二）多肽类药物的药用价值 名 称 药用价值 降钙素 抑制破骨细胞的活力，阻止钙从骨中释放，降低血钙浓度； 临床用于骨质疏松症、甲状旁腺机能亢进症、婴儿维生素D过多 症、成人高血钙症、畸形性骨炎等 胸腺激素 治疗原发性和继发性免疫

4、缺陷病，如反复上呼吸道感染等； 治疗自身免疫病，如肝炎、肾病、红斑狼疮、类风湿性关节炎 、重症肌无力等；治疗变态反应性疾病，如支气管哮喘等 胸腺肽 具有调节细胞免疫功能的作用；在抗衰老方面具有显著疗效； 适用于原发和继发性免疫缺陷病及因免疫功能失调所引起的疾 病 促肾上腺皮质 素 在临床上主要用于胶原病（包括风湿性关节炎、红斑狼疮、干 癣），也用于严重的支气管哮喘、严重皮炎等过敏性疾病及急 性白血病、何杰金氏病等； 可作为诊断试剂用，诊断垂体和肾 上腺皮质功能； 可以改善老年人及智力迟钝儿童的学习和记忆 能力 名 称 药用价值 加压素 用于尿崩症、食管静脉曲张出血的治疗； 用于中枢性尿崩症、肾

5、性尿崩症和精神性烦渴的鉴别诊断 甲状旁腺激素 适用于原发性甲状旁腺功能亢进、异位性甲状旁腺功能亢进、继发 于肾病的甲状旁腺功能亢进、假性甲状旁腺功能减退； 适用于甲状腺手术切除所致的甲状旁腺功能减退症、肾功能衰竭和 甲状腺功能亢进所致的非甲状旁腺性高血钙症 胰高血糖素 现主要用于低血糖症，在一时不能口服或静注葡萄糖时非常有用 转移因子 临床用于免疫缺陷的病人，如细菌性或霉菌性感染、病毒性带状疱 疹、乙肝、麻疹、流行性腮腺炎； 用于恶性肿瘤的辅助治疗 心钠素 具有强大的利钠、利尿、舒张血管、降低血压的作用 眼生素 适用于非化脓性角膜炎、色素膜炎、中心性浆液性视网膜炎； 对玻璃体混浊、巩膜炎、早期

6、老年白内障、视网膜色素变性、轻度 近视、视力疲劳等眼病也有不同程度的疗效 1蛋白质的结构 蛋白质的基本化学组成是20种常用的L型a-氨基酸 （甘氨酸和脯氨酸除外），平均含氮量为16%，这是蛋白 质元素组成的一个特点，也是凯氏定氮法测定蛋白质含量 的理论基础。 有些蛋白质除蛋白质部分外，还有非蛋白成分，称为 辅基或配基，这样的蛋白质称为结合蛋白质。 蛋白质是生物大分子，相对分子质量变化范围很大， 小者数千，大者数千万。其分子的大小已达到胶粒1-100 nm范围之内。 2蛋白质的性质 (1)物理性质： 沉降系数 S是指每单位引力场的沉降分子下降速 度。它表示分子的大小特性，其数值受分 子大小和形状

7、的影响。 在较小的离心力作用下，大颗粒的沉降 速度较快，沉降常数也大。 摩擦系数 颗粒沉降时所受阻力与沉降速度成反 比。分子越紧密，它在溶剂中的摩擦阻力 就越小，沉降就越快；分子越不规则，摩 擦阻力就越大，沉降就越慢。 扩散常数 指单位浓度梯度、单位时间和单位扩散 面积下扩散的量(D)，与上述三种条件成正 比。当温度和溶剂一定时，D值越大说明分 子越小，越容易扩散。 溶液的黏度 在一定溶质浓度下，溶液的黏度取决于 溶质的相对分子质量和形状。高度不对称 的分子和具有相同相对分子质量的球形蛋 白质相比，具有较高的黏度。 (2)化学性质 两性解离与等电点 蛋白质分子至少具有一个游离氨基和一 个游离羧

8、基，因此蛋白质与氨基酸一样具 有两性解离的性质。不过因为蛋白质所含 的氨基酸种类和数目较多且有支链，是多 价电解质，解离情况远比氨基酸复杂。 与茚三酮反应 与氨基酸一样，蛋白质也具有茚三酮 反应，反应原理与氨基酸反应一样，该反 应是蛋白质鉴定的重要依据。 双缩脲反应 蛋白质中含有多个和双缩脲结构相似 的肽键，因此，所有蛋白质及二肽以上的 多肽都能与双缩脲试剂发生反应，形成紫 红色或蓝紫色化合物。用此法可以鉴定蛋 白质的存在或测定其含量。 福林-酚反应 该方法是双缩脲法的发展，包括两步反应， 首先在碱性溶液中与铜作用形成铜与蛋白质的配 合物，然后这个配合物以及酪氨酸和色氨酸的残 基还原磷钼酸-磷

9、钨酸试剂（福林试剂），产生深 蓝色混合物。 紫外吸收 由于蛋白质中存在有共轭双键的酪氨酸、色 氨酸和苯丙氨酸，因此蛋白质具有紫外吸收，以 色氨酸吸收最强，吸收峰在280 nm波长处。 3蛋白质类药物的种类 (1)蛋白质类激素 垂体蛋白质激素：生长素(GH)、催乳激素 (PRL)、促甲状腺素(TSH)、促卵泡激素(FSH)等， 其中生长素有严格的种属特性，动物的生长激素 对人无效； 促性腺激素：人绒毛膜促性腺激素(HCG)、 绝经尿促性腺激素(HMG)、血清促性腺激素(GTH) 等； 其他蛋白质激素主要包括胰岛素、胰抗脂肝 素、松弛素、尿抑胃素等。 (2)血浆蛋白 白蛋白(Alb)、纤维蛋白溶酶

10、原、血浆纤维结 合蛋白(Fn)、免疫丙种球蛋白、抗淋巴细胞免疫 球蛋白等。不同物种间的血浆蛋白存在着种属差 异，动物血不能用于人体。 (3)蛋白质类细胞生长调节因子 干扰素、，白细胞介素(l16)(11)、神 经生长因子(NGF)、肝细胞生长因子(HGF)、血小 板衍生的生长因子(PDGF)、肿瘤坏死因子(TNF)、 集落刺激因子(CSF)、组织纤溶酶原激活因子(t- PA)、促红细胞生成素(EPO)、骨形态发生蛋白 (BMP)等。 (4)黏蛋白 主要包括胃膜素、硫酸糖肽、血型物质A和B 等。 (5)胶原蛋白 主要包括明胶、氧化聚合明胶、阿胶、 冻干猪皮等。 (6)碱性蛋白质 主要包括硫酸鱼精

11、蛋白。 (7)蛋白酶抑制剂 主要包括胰蛋白酶抑制剂、大豆胰蛋 白酶抑制剂等。 （二）蛋白质的药用价值 抗血友病球蛋 白 适用于防治血友病甲（先天性凝血因数缺乏症）、获得性 凝血因数缺乏症和血管性假血友病的补充疗法 纤维蛋白原 用于先天性低纤维蛋白原血症、原发性和继发性纤溶引起的 低纤缩蛋白原血症 肝细胞生长因 子 对急慢性肝炎、药物性肝炎、肝损伤、肝硬变及肝切除后肝 再生均有显著疗效 胃膜素用于治疗胃及十二指肠溃疡、胃酸过多症及胃痛等 硫酸鱼精蛋白 主要用于因肝素钠或肝素钙严重过量而致的出血症及自发性 出血，如咯血等 生长素对因垂体功能不全而引起的侏儒症有效 来源于动物、植物及微生物，在选择提

12、 取分离蛋白质药物的原料时要选择富含所 需蛋白质多肽成分的、易于获得和易于提 取的无害生物材料。在选择原料时应考虑 发育阶段、生长状态、解剖部位、种属等 因素的影响。 对于某种待提取的多肽和蛋白质，如果 是体液中的成分或细胞外成分，则可以直 接进行提取分离；如果是细胞内成分，就 需要先将细胞破碎，使胞内成分充分释放 到溶液中再将其提纯。 常用的细胞破碎方法有机械法、物理法、 化学法和酶法。 （三）多肽和蛋白质类药物的主要生物生产方法 (1)提取法 天然动植物体内的有效成分含量过低，杂质 太多，引起了人们对重组动植物的重视。 重组动植物指的是通过基因工程技术的手段， 将药物基因或能对药物基因起调

13、节作用的基因转 导入动植物组织细胞，以提高动植物组织合成药 用成分的能力，再经过生化分离，制得生物药品。 (2)发酵法 微生物发酵法是多肽与蛋白质类药物的主要 生产方式。 利用基因工程菌发酵生产多肽和蛋白质类药 品，具有生产周期短、成本低、产品质量高的优 点，一直受到全世界生物制药企业的青睐。 多肽和蛋白质类药品多数属于人体特有的细 胞因子、激素、蛋白质，这些蛋白质与动物体所 含的蛋白质存在结构上的差异。 目前，经过基因工程方法可生产绝大多数多 肽和蛋白质类药品。 （四）多肽和蛋白质类药物的分离纯化 (1)根据等电点 多肽、蛋白质在等电点时，其溶解度、黏度 等都为最小，可利用此特性来进行提纯。

14、 (2)根据分子量大小 可以用凝胶过滤法、超滤法、离心法及透析 法等。 (3)根据溶解度 适当改变外界条件，可以有选择地控制某一种 蛋白质的溶解度，达到分离的目的。如盐析法、 结晶法和低温有机溶剂沉淀法等。 (4)根据离子交换能力 一般用离子交换纤维和以葡聚糖凝胶、琼脂糖 凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等为骨架的离子交换剂进 行分离纯化。 (5)根据蛋白质功能专一性 主要通过亲和层析法来进行分离纯化。 (6)蛋白质易受pH、温度、酸、碱、金属离子、蛋白 沉淀剂、配位剂等的影响，由于各种蛋白质都存 在着差异，可利用这种差异来纯化蛋白质。 (7)根据蛋白质的选择性吸附性质来纯化蛋白质 1.请给下列药物分门别

15、类：降钙素、干扰素、 白蛋白、胸腺激素、加压素 2.蛋白质类药物的生产方法有哪些？ 3.你知道哪些蛋白质类药物的分离纯化方法， 请列举两个。 知识目标：知识目标： 掌握胸腺激素的分离提取、精制及质量 控制。 能力目标能力目标: 能够控制胸腺激素生产工艺要点和质量 检测 。 重点与难点：重点与难点： 胸腺激素生产工艺要点 （一）基础知识 胸腺激素制剂可以调节人体免疫功能，维持 机体免疫平衡。 名 称化学性质 胸腺激素组分5 一族酸性多肽，相对分子质量100015000 猪胸腺激素注射液 多肽混合物，相对分子质量1 5000以下 胸腺激素al 具有28个氨基酸残基的多肽，相对分子质量3108 胸腺

16、体液因子多肽，相对分子质量3200，等电点5.7 血清胸腺因子9肽，相对分子质量857，等电点7.5 胸腺生成素 具有49个氨基酸残基的多肽，相对分子质量5562。 胸腺因子X 多肽，相对分子质量4200 胸腺刺激素 多肽混合物 自身稳定胸腺激素 糖肽，相对分子质量1800-2500 胸腺激素F5应用最广（以小牛胸腺为 原料，采用一定提取纯化工艺制备的第5种 成分） 胸腺激素F5是由4050种多肽组成的 混合物，这些多肽热稳定性好，80的高 温不能影响其免疫活性，相对分子质量在 1000 -15000，等电点在3.59.5 。 胸腺激素用于治疗细胞免疫缺损性疾病， 如胸腺发育不全、重症混合性免

17、疫缺乏症、 运动失调性毛细血管扩张症、麻风、重症 感染、复发性口疮等伴有细胞免疫功能低 下的患者。亦可用于病毒性肝炎、恶性肿 瘤和抗衰老。 （二）工艺路线 若在蛋白質溶液中加入有機溶液，如丙酮或乙醇，因 稀釋水濃度 而降低水活性，則蛋 白質上親水性區域的水合度降低，開始聚集在一起，產生沉澱。 也可看作有機溶劑降 低溶液的介電常數，使蛋白質的溶解度降低。應當注意，有些細胞膜上的蛋白質，本 身含有很多疏水性區，在有機溶劑中反而易溶。 (1)提取、过滤：生理盐水 (2)加热除去杂蛋白：80度加热 (3)沉淀：-10度，丙酮 (4)盐析：分段，硫酸铵 (5)超滤：将盐析物溶于pH 8.0的10 mmo

18、l L Tris（三羟甲基氨基甲烷）-HCl缓冲液 中，超滤，取相对分子质量在15000以下的 超滤液。 (6)脱盐、干燥：凝胶，冷冻 Tris缓冲液用于 不同pH条件下 的蛋白质晶体 生长。 知识目标：知识目标： 掌握白蛋白和丙种球蛋白的分离提取、 精制及质量控制。 能力目标能力目标: 能够分离提取白蛋白和丙种球蛋白。 重点与难点：重点与难点： 白蛋白和丙种球蛋白生产工艺过程 （一）基本知识 白蛋白（Alb）是人血浆中含量最多的 蛋白质，约占总蛋白的35%。 国内生产的20G（冻干粉）/瓶人血白 蛋白，统一最高零售价格为608元，白蛋白 价格国内生产的10g:50ml/瓶人血白蛋白， 统一最

19、高零售价格为360元 分子结构：含585个氨基酸残基单链，含17个 二硫键 相对分子质量：66500 等电点：pl=4.7 沉降系数：4.6 溶解性：可溶于水和半饱和的硫酸铵溶液， 硫酸铵达到60%饱和度时析出沉淀。 稳定性：对酸稳定，耐热性强于血浆中其他 蛋白。高温下可发生聚合变性。 白蛋白 （1）维持的恒定 血浆胶体渗透压的维持主要依靠血浆中血浆胶体渗透压的维持主要依靠血浆中 的白蛋白，胶体渗透压是使静脉端组织间的白蛋白，胶体渗透压是使静脉端组织间 液重返回血管内的主要动力。当血浆白蛋液重返回血管内的主要动力。当血浆白蛋 白因病理条件引起下降时，血浆的胶体渗白因病理条件引起下降时，血浆的胶

20、体渗 透压也随之下降，可导致血液中的水份过透压也随之下降，可导致血液中的水份过 多进入组织液而出现多进入组织液而出现水肿水肿。 （2）血浆白蛋白的运输功能）血浆白蛋白的运输功能 血浆白蛋白能与体内许多难溶性的小血浆白蛋白能与体内许多难溶性的小 分子有机物和无机离子分子有机物和无机离子可逆地结合可逆地结合形成易形成易 溶性的复合物，成为这些物质在血液循环溶性的复合物，成为这些物质在血液循环 中的运输形式。由此可见白蛋白属于非专中的运输形式。由此可见白蛋白属于非专 一性的运输蛋白，在生理上具有重要性，一性的运输蛋白，在生理上具有重要性， 与人体的健康密切相关。与人体的健康密切相关。 增高：主要由于

21、血液浓缩而致相对性增高（严重 的脱水和休克，大量出血、严重的烧伤、肾脏疾 病，摄入量过高） 豆类食品 、牛奶、 瘦肉 、鸡蛋、蝉俑、蜂俑 减低：见于肝硬变合并腹水及其他肝功能严重损 害（如急性肝坏死、中毒性肝炎等）营养不良、 糖尿病、严重出血肾病综合征等。 成人白蛋白正常值范围为成人白蛋白正常值范围为3550g/L 人丙种球蛋白是一类主要存在于血浆中 具有抗体活性的糖蛋白，也称为免疫球蛋 白 (Ig) ，约占血浆蛋白总量的20% 。 别名：普通丙种球蛋白、人血丙球、别名：普通丙种球蛋白、人血丙球、 免疫血清球蛋白、丙种球蛋白免疫血清球蛋白、丙种球蛋白 2.5g在在250-300元元 人丙种球蛋

22、白 预防麻疹预防麻疹 自前麻疹疫苗广泛应用自前麻疹疫苗广泛应用 以来已很少用丙种球蛋白。以来已很少用丙种球蛋白。 预防甲型病毒性肝炎预防甲型病毒性肝炎 在接触具有传染性的患者后在接触具有传染性的患者后-14-14 天内注射丙种球蛋白，保护时间天内注射丙种球蛋白，保护时间- -周，对已发周，对已发 病者无效，也不能预防乙型肝炎。病者无效，也不能预防乙型肝炎。 甲型肝炎是以粪甲型肝炎是以粪-口为主要传播途径，口为主要传播途径， 夏季，要做好疾病的防护工作，防止夏季，要做好疾病的防护工作，防止 病从口入，安全卫生很重要。病从口入，安全卫生很重要。 预防脊髓灰质炎预防脊髓灰质炎 对未接受疫苗接种而对未接受疫苗接种而 与病人有密切接触的儿童与病人有密切接触的儿童 宜尽早给予丙种球蛋白。宜尽早给予丙种球蛋白。 预防风疹预防风疹 孕妇患风疹后胎儿可能