第13章核酸类药物

1、核酸类药物核酸类药物“珍奥核酸”的争论l1998年4月，大连珍奥核酸科技发展有限公司在大连开发区建成一期工程。l 珍奥核酸说明书摘录 增强基因自我修复能力，显著改善脑机能，促进新陈代谢及细胞分裂，提高免疫力，美容养颜润肤。核酸具有抗病毒，抑肿瘤，抗衰老，健脑益智的功效。在临床实验中，令医学界十分惊奇的是：在糖尿病及并发症，肝脏疾病，高脂血症，脑血栓后遗症等心脑血管疾病，老年痴呆症，肢体震颤麻痹（帕金森氏病），关节炎，白细胞减少症，神经系统疾病，性功能减退，肝肾受损等诸多方面，核酸都显现出独特的保健功效。在广告中加入38位因研究核酸而获得诺贝尔奖的科学家的材料 l“珍奥核酸”被列入“98年国家级

2、火炬计划”，成为大连的重点推荐产品。l 在两年的时间里，“珍奥核酸”获得：l “全国第十二届发明展览金奖”l 中国保健科技协会“向消费者推荐产品”l 卫生部“2000年中老年保健国际学术论坛暨中国保健品国际博览会金奖”l 辽宁省政府“医药行业科技进步一等奖”l方舟子：“核酸营养是个商业大骗局”l中国“人类基因组计划”项目负责人杨焕明：“所谓核酸食品在营养价值上和米粉没有太大的差别”l加州理工学院院长戴维巴尔的摩（1975年诺贝尔医学奖）：“据我所知，没有证据表明核酸是一种营养物或有益健康。在我看来它不可能有任何益处。” 核酸类药物l第一节 核酸类药物概述l第二节 天然核酸类物质的制取l第三节

3、核酸类结构改造药物的制备 核酸类药物l第一节 核酸类药物概述 1.核酸类药物概述 2.核酸类药物分类l第二节 天然核酸类物质的制取l第三节 核酸类结构改造药物的制备 核酸类药物l 第一节 核酸类药物概述l 第二节 天然核酸类物质的制取 1.RNA与DNA的提取与制备 （一）RNA的提取与制备 （二）DNA的提取与制备 2.单核苷酸的制备 （一）酶解法 （二）发酵法生产核苷酸 （三）半合成法制备核苷酸 3.核苷的制备 （一）RNA化学水解法制备核苷 （二）发酵法生产核苷l 第三节 核酸类结构改造药物的制备 核酸类药物l 第一节 核酸类药物概述l 第二节 天然核酸类物质的制取l 第三节 核酸类结构

4、改造药物的制备 1.叠氮胸苷（AZT） 2.阿糖腺苷 3.三氮唑核苷 4.阿糖胞苷 5.聚肌胞苷酸 (PolyI:C） 6.胞二磷胆碱核酸类药物概述l 在在18691869年，年，F. MischerF. Mischer从细胞核中分离得到一种从细胞核中分离得到一种酸性物质，即现在被称为酸性物质，即现在被称为核酸核酸的物质。的物质。l 19391939年，年，E. KnappE. Knapp等第一次用实验方法证实核酸等第一次用实验方法证实核酸是生命遗传的基础物质。是生命遗传的基础物质。l 核酸不仅携带有各种生物所特有的核酸不仅携带有各种生物所特有的遗传信息遗传信息而且而且影响生物的蛋白质合成和脂

5、肪、糖类的代谢。影响生物的蛋白质合成和脂肪、糖类的代谢。核酸类药物概述l 核酸是一种核酸是一种多聚体大分子多聚体大分子，它的组成单元是，它的组成单元是核苷核苷酸酸，将核苷酸中的磷酸基团去掉，剩余部分称，将核苷酸中的磷酸基团去掉，剩余部分称核核苷苷，核苷进一步分解可生成，核苷进一步分解可生成戊糖和碱基。戊糖和碱基。胰核酸酶胰核酸酶胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶核苷酶核苷酶核酸类药物概述l 核酸类药物则正是在恢复它们的正常代谢或干扰核酸类药物则正是在恢复它们的正常代谢或干扰某些异常代谢中发挥作用的。某些异常代谢中发挥作用的。 高尿酸血症：尿酸盐结晶沉积于关节、软组织、软骨及肾，高尿酸血症：尿酸盐结晶

6、沉积于关节、软组织、软骨及肾，导致关节炎、尿路结石和肾脏疾病。导致关节炎、尿路结石和肾脏疾病。l 治疗：别嘌呤醇治疗：别嘌呤醇核酸类药物概述l 核苷及其衍生物干扰病毒DNA的合成，治疗病毒疾病。l 腺苷、肌苷、尿苷、核苷酸、脱氧核苷酸、双丁酰环腺苷酸、胞二磷胆碱、核苷三磷酸等核酸组分及衍生物，是天然的代谢激活剂，有助于改善机体的物质代谢和能量代谢，加速受损组织的修复。临床广泛用于放射病、血小板减少、急慢性肝炎、血细胞减少、心血管疾病等。l 辅酶A是调节糖、脂肪及蛋白质代谢的重要因子，用于治疗动脉硬化、脂肪肝、各种肝炎等。l 嘌呤核苷酸GMPAMPl 嘧啶核苷酸的结构核酸类药物分类具有天然结构的

7、核酸类物质具有天然结构的核酸类物质l如：如：ATP、GTP、CTP、UTP、IMP、CoA、CoI(NAD+) 、CoII(NADP+) 。l这类药物有助于改善这类药物有助于改善物质代谢物质代谢和和能量平衡能量平衡，修复受损组织修复受损组织，促使缺氧组织恢复正常生促使缺氧组织恢复正常生理机能理机能。l临床上广泛用于放射病、血小板减少症、临床上广泛用于放射病、血小板减少症、白细胞减少症、急慢性肝炎、心血管疾病白细胞减少症、急慢性肝炎、心血管疾病和肌肉萎缩等的治疗和肌肉萎缩等的治疗。核酸类药物分类具有天然结构的核酸类物质具有天然结构的核酸类物质l 这些药物多数是生物体自身能够合成的物质，在这些药物

8、多数是生物体自身能够合成的物质，在具有一定临床功能的前提下，毒副作用小，它们具有一定临床功能的前提下，毒副作用小，它们的生产基本上都可以经微生物发酵或从生物资源的生产基本上都可以经微生物发酵或从生物资源中提取。中提取。l ATPATP：用于心肌炎、心肌梗死、心力衰竭、及动脉或冠状动脉硬化、：用于心肌炎、心肌梗死、心力衰竭、及动脉或冠状动脉硬化、肝炎等的治疗或辅助治疗。肝炎等的治疗或辅助治疗。l 肌苷：用于急慢性肝炎、肝硬化、白细胞减少、血小板减少等。肌苷：用于急慢性肝炎、肝硬化、白细胞减少、血小板减少等。核酸类药物分类自然结构核酸类物质的类似物和自然结构核酸类物质的类似物和聚合物聚合物l它们是

9、当今人类治疗病毒、肿瘤、艾滋病它们是当今人类治疗病毒、肿瘤、艾滋病的重要药物，也是产生干扰素、免疫抑制的重要药物，也是产生干扰素、免疫抑制的临床药物。的临床药物。l主要有叠氮胸苷、阿糖腺苷、阿糖胞苷、主要有叠氮胸苷、阿糖腺苷、阿糖胞苷、聚肌胞等。聚肌胞等。核酸类药物分类自然结构核酸类物质的类似物和自然结构核酸类物质的类似物和聚合物聚合物l 它们大部分通过由自然结构的核酸类物质进行它们大部分通过由自然结构的核酸类物质进行半合成半合成为结为结构改造物，或者采用构改造物，或者采用化学一酶合成法化学一酶合成法。OOHOHNHNOOCF3OOHNHNOOCH3N3OOHNHNOOIOHNNNOOHOHN

10、H2OOHNNNHNOHNH2OOHNNNHNOHNH2OCH2OHCH2OHHOOHNNNHNOHOHOOHNNNHNOHNH2OHOH三氟 代 胸 苷叠氮 胸 苷5- 碘脱氧 尿 苷三氮唑核苷无环鸟 苷丙氧 鸟 苷阿糖腺苷双 脱氧 肌苷珍奥核酸究竟是什么？ 是从动植物组织中提取的核酸类物质，并不一定含有上述核酸类药物。因而珍奥核酸是一种保健品，服用珍奥核酸起不到上述治疗作用，保健品也不应作为药物使用。（一）（一）RNA的提取与制备的提取与制备 在工业上主要由在工业上主要由RNA生产生产5-核苷酸。核苷酸。RNA经桔青酶作用可得鲜厚味强的经桔青酶作用可得鲜厚味强的5-呈味核苷呈味核苷酸；在医

11、药上，可治肝炎、心脏病、关节炎、酸；在医药上，可治肝炎、心脏病、关节炎、抗癌和抗病毒；抗癌和抗病毒；RNA还可应用于洗涤剂、乳化还可应用于洗涤剂、乳化剂、奶液和雪花膏等，在日用化妆品中，有润剂、奶液和雪花膏等，在日用化妆品中，有润肤养颜的效果；在农业生产中，肤养颜的效果；在农业生产中，RNA的使用可的使用可使农作物早熟和增产使农作物早熟和增产 。（一）（一）RNA的提取与制备的提取与制备l 1. RNA的工业来源的工业来源 从微生物中提取从微生物中提取RNA，是工业上最实际和有效的方法，是工业上最实际和有效的方法，一些最常见的菌体含有丰富的核酸资源。一些最常见的菌体含有丰富的核酸资源。通常在细

12、菌中RNA占5-25，在酵母中占2.715，在霉菌中占0.7%28%, 面包酵母含RNA4.17.2。 l 2. 高高RNA含量酵母菌体的筛选含量酵母菌体的筛选 酵母菌体收率高，易于提取RNA 。 可以可以从自然界筛选从自然界筛选并可用并可用诱变育种诱变育种的方法提高酵母的的方法提高酵母的RNA含量。含量。 （一）（一）RNA的提取与制备的提取与制备l 发酵法生产高含量发酵法生产高含量RNARNA酵母及其酵母及其RNARNA提取工艺提取工艺流程见右图。流程见右图。（一）（一）RNA的提取与制备的提取与制备l3用工业废水培养高含量用工业废水培养高含量RNA酵母酵母 使用工业废水培养高含量使用工业

13、废水培养高含量RNA酵母减少环境污酵母减少环境污染，降低粮食消耗，如染，降低粮食消耗，如味精生产废水味精生产废水中的成份基中的成份基本上可供酵母生长。本上可供酵母生长。（一）（一）RNA的提取与制备的提取与制备l 4.RNA提取实例（二）（二）DNA的提取与制备的提取与制备 DNA，可以促进细胞的活化，调节新陈代谢，延缓机体衰老，维护正常免疫功能有积极的作用。l 1工业用工业用DNA的提取的提取 从冷冻鱼精中提取。鱼精中主要含有核蛋白、酶类以及多种微量元素。核蛋白的主要成分是脱氧核糖核酸(DNA)和碱性蛋白质(鱼精蛋白)，其中DNA 占大约23。纤维状纤维状DNADNA沉淀沉淀（二）（二）DN

14、A的提取与制备的提取与制备l 2具有生物活性具有生物活性DNA的制备的制备 可从可从动物内脏动物内脏（肝、脾、胸腺）中提取制备，操作条件（肝、脾、胸腺）中提取制备，操作条件03。 动物内脏加4倍量生理盐水经组织捣碎机捣碎1分钟，匀浆于2500rpm离心30分钟，沉淀用同样体积的生理盐水洗涤3次，每次洗涤后离心，将沉淀悬浮于20倍量的冷生理盐水中，再捣碎3分钟，加入2倍量5十二烷基磺酸钠，并搅拌23小时，在0 2500rpm离心，在上层液中加入等体积的冷乙醇，离心即可得纤维状DNA，再用冷乙醇和丙酮洗涤，减压低温干燥得粗品DNA。（一）酶解法（一）酶解法1. 酶解法制备脱氧核苷酸酶解法制备脱氧核

15、苷酸（一）酶解法（一）酶解法2. 酶解法制备戊糖核苷酸酶解法制备戊糖核苷酸（一）酶解法（一）酶解法l 3双酶法生产肌苷酸和双酶法生产肌苷酸和鸟苷酸（鸟苷酸（I+G）。）。l 呈味核苷酸的主要品种是呈味核苷酸的主要品种是肌苷酸钠和鸟苷酸钠，商肌苷酸钠和鸟苷酸钠，商品名称为（品名称为（I+G），用核），用核酸酶酸酶P1降解降解RNA可获得可获得GMP和和AMP，其中，其中AMP经脱氨生成经脱氨生成IMP。l 双酶法生产肌苷酸和鸟苷双酶法生产肌苷酸和鸟苷酸的工艺流程酸的工艺流程（一）酶解法（一）酶解法l 4菌体自溶法生产核苷酸菌体自溶法生产核苷酸l 磷酸二酯酶磷酸二酯酶在合适的条件下降解细胞内的在合

16、适的条件下降解细胞内的RNA可产生可产生5-核苷酸。在国内用核苷酸。在国内用谷氨酸产生菌体谷氨酸产生菌体自溶自溶法生产法生产5 -核苷酸。工艺流程如下：核苷酸。工艺流程如下：（二）发酵法生产核苷酸（二）发酵法生产核苷酸l 1.发酵法生产黄苷酸（发酵法生产黄苷酸（XMP）及酶法转化成鸟苷）及酶法转化成鸟苷酸（酸（GMP）。）。 鸟苷酸钠鸟苷酸钠是比肌苷酸钠更强的增鲜剂，它还是比肌苷酸钠更强的增鲜剂，它还是三氮唑核苷和无环鸟嘌呤的原料，因此在食品是三氮唑核苷和无环鸟嘌呤的原料，因此在食品工业和制药行业中需求量很大。工业和制药行业中需求量很大。 然而直接发酵生产然而直接发酵生产GMP产量很低，没有生

17、产产量很低，没有生产价值。价值。（二）发酵法生产核苷酸（二）发酵法生产核苷酸l 黄苷酸黄苷酸（XMP）是鸟苷酸（）是鸟苷酸（GMP）的前体产物，）的前体产物，可以通过累积黄苷酸（可以通过累积黄苷酸（XMP），之后再用酶转化），之后再用酶转化法生产法生产GMP。l 菌种菌种A：丧失：丧失GMP合成酶的鸟嘌呤缺陷型和腺嘌合成酶的鸟嘌呤缺陷型和腺嘌呤缺陷型。呤缺陷型。l 菌种菌种B：5-核苷酸分解力微弱，核苷酸分解力微弱，GMP合成酶活性合成酶活性强强.l 控制控制A、B菌接种比例，混合培养，大量产生菌接种比例，混合培养，大量产生XMP并高效转化成并高效转化成GMP。（三）半合成法制备核苷酸（三）半

18、合成法制备核苷酸l 由于由于发酵法发酵法生产核苷的生产核苷的产率很高产率很高，因此可由发酵，因此可由发酵法生产核苷后经提取，精制再经磷酸化制取核苷法生产核苷后经提取，精制再经磷酸化制取核苷酸。酸。l 方法方法：将核苷悬浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，：将核苷悬浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化。从核在冷却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化。从核苷生成苷生成5-核苷酸收率可达核苷酸收率可达90%。 氯化氧磷氯化氧磷 肌苷，悬浮于磷酸三乙酯中肌苷，悬浮于磷酸三乙酯中 肌苷酸（肌苷酸（IMPIMP） 0 0 核苷的制备核苷的制备l核苷核苷是多种核苷类药物的原料，这些药物是多

19、种核苷类药物的原料，这些药物通常是生物自身能够合成的组成遗传物质通常是生物自身能够合成的组成遗传物质的结构类似物，目前已用于临床的此类药的结构类似物，目前已用于临床的此类药物有几十种物有几十种l另外，核苷的另外，核苷的发酵法发酵法生产水平大大高于同生产水平大大高于同类结构核苷酸的发酵水平，因此肌苷酸钠，类结构核苷酸的发酵水平，因此肌苷酸钠，鸟苷酸钠可分别由肌苷和鸟苷经鸟苷酸钠可分别由肌苷和鸟苷经化学磷酸化学磷酸化化方法合成，方法合成，ATP由由腺苷酯法腺苷酯法合成。合成。（一）（一）RNA化学水解法制备核苷化学水解法制备核苷 RNA以甲酰胺化以甲酰胺化学水解，树脂分离、学水解，树脂分离、结晶，

20、可制得结晶，可制得4种种核苷。核苷。（二）发酵法生产核苷（二）发酵法生产核苷l 发酵法生产核苷是近代发酵工程领域中的杰出成发酵法生产核苷是近代发酵工程领域中的杰出成果，产率高，周期短，控制容易，产量大。果，产率高，周期短，控制容易，产量大。l 菌种菌种：枯草芽孢杆菌或短小芽孢杆菌变异株，嘌：枯草芽孢杆菌或短小芽孢杆菌变异株，嘌呤核苷分解活性低，而嘌呤核苷酸酶活性高。呤核苷分解活性低，而嘌呤核苷酸酶活性高。l 枯草杆菌枯草杆菌的嘌呤核苷酸合成途径。的嘌呤核苷酸合成途径。1发酵法生产肌苷（发酵法生产肌苷（I或或Iou）l工艺要点：工艺要点：l保证培养基有保证培养基有充足充足N源源。l短小芽孢杆菌受

21、短小芽孢杆菌受PO43-的抑制。的抑制。lMg2+、Ca2+ 对肌苷生产有促进作用。对肌苷生产有促进作用。l提供的生长因子腺嘌呤或酵母粉必须提供的生长因子腺嘌呤或酵母粉必须亚亚适量适量。l发酵条件，发酵条件，3034，pH6.06.2，高，高溶氧，低分压。溶氧，低分压。（一）叠氮胸苷（一）叠氮胸苷（AZT）l 商品名商品名：Refrovir，中文商品名中文商品名齐多夫定。是第一种被美国齐多夫定。是第一种被美国FDA批准用于批准用于临床的治疗艾滋病临床的治疗艾滋病的新的新药。药。l 药理作用药理作用：在体内经磷酸化后生：在体内经磷酸化后生成叠氮胸苷酸，取代了正常的胸成叠氮胸苷酸，取代了正常的胸嘧

22、啶核苷酸（嘧啶核苷酸（TMP）参与病毒）参与病毒DNA合成，而含合成，而含AZT成分的成分的DNA不能继续复制，从而阻止病毒增不能继续复制，从而阻止病毒增殖。殖。（一）叠氮胸苷（一）叠氮胸苷（AZT）l 化学合成，起始原料是化学合成，起始原料是胸苷胸苷，成本高。，成本高。OOHOHNHNOCH3OOOHTrONHNOCH3OOOMSTrONHNOCH3OOTrONHNOCH3OOTrONHNOCH3OOHOTrONHNOCH3OOMSOTrONHNOCH3ON3OOHNHNOCH3ON3Tr2Cl-吡 啶MSCl0 ， 吡 啶乙醇 ， NaOH加热乙醇氢 氧 化 钠MSCl0 ， 吡 啶LiN

23、3,90-95DMF80 醋 酸 回 流AZTTr 三 苯 甲 烷 基MS 甲 基 磺 酰 基（一）叠氮胸苷（一）叠氮胸苷（AZT）lAZT的常见付作用为的常见付作用为贫血贫血、白血球减少白血球减少，有，有32%的患者服药后引起骨髓坏死症，破坏人体的患者服药后引起骨髓坏死症，破坏人体造血功能。造血功能。l1990年年5月月新英格兰医学杂志新英格兰医学杂志发表了第发表了第2个个治疗爱滋病的药物，称双脱氧肌苷（治疗爱滋病的药物，称双脱氧肌苷（DDI），），商品名称商品名称Videx，由美国国立癌症研究所于，由美国国立癌症研究所于1985年发现的。年发现的。（一）叠氮胸苷（一）叠氮胸苷（AZT）l DDI的化学结构和药理活性与的化学结构和药理活性与AZT相似，治疗艾相似，治疗艾滋病的效果与滋病的效果与AZT相同。相同。l DDI的抗病毒作用，是通过的抗病毒作用，是通过减慢减慢HIV在人体细胞中在人体