多肽和蛋白质类药物

多肽和蛋白质类药物药品01药物分类研发技术关键问题药物特点研究进展注射给药目录030502040607鼻腔给药口服给药分析方法肺部给药透皮给药目录0901108010基本信息多肽和蛋白质类药物指用于预防、治疗和诊断的多肽和蛋白质类物质生物药物。多肽是α-氨基酸以肽链连接在一起而形成的化合物，它也是蛋白质水解的中间产物。N条多肽链按一定的空间结构缠绕纠结就构成了蛋白质。大分子蛋白质水解会生成多肽。此类药品为生化制剂，对于储存运输环境要求相对严格。药物分类药物分类多肽和蛋白质类生物药物按药物的结构分类可分为：氨基酸及其衍生物类药物、多肽和蛋白质类药物、酶和辅酶类药物、核酸及其降解物和衍生物类药物、糖类药物、脂类药物、细胞生长因子和生物制品类药物。药物特点药物特点1)基本原料简单易得多肽和蛋白质类药物主要以20种天然氨基酸为基本结构单元依序连接而得,代谢物氨基酸为人体生长的基本营养成分,可通过农产品发酵而制备。2)药效高，副作用低,不蓄积中毒多肽和蛋白质类药物本身是人体内源性物质或针对生物体内调控因子研发而得，通过参与,介入,促进或抑制人体内或细菌病毒中生理生化过程而发挥作用,副作用低,药效高,针对性强，不会蓄积于体内而引起中毒。3)用途广泛，品种繁多，新型药物层出不穷多肽和蛋白质类药物是医药研发领域中最活跃,进展最快的部分，是二十一世纪最有前途的产业之一。将20种基本氨基酸按不同序列相互连接,可得到品种繁多,可用于治疗各种类型疾病的多肽和蛋白质类药物。众多新型多肽和蛋白质类药物在治疗艾滋病，癌症，肝炎，糖尿病，慢性疼痛效果显著。研发技术研发技术1)化学合成方法以化学合成方法研制开发多肽和蛋白质类药物，已成为广泛采用的有效手段。通过液相合成，固相合成，固/液合成相结合以及片段连接等方式,已成功研发众多多肽和蛋白质类药物。2)改造生物活性多肽及现有多肽药物以生物活性多肽或现有多肽药物作参照，通过组合筛选，氨基酸序列简化或替代改造，是研发多肽药物的有效途径。3)提高活性多肽及现有多肽药物档次通过对内源性多肽或现有多肽药物进行结构修饰，以克服原有产物的弱点，减少副作用，提高药效,是研发多肽蛋白质类新药的重要渠道。4)针对具生物活性的多肽天然产物研发以生物活性天然多肽,尤其是海洋生物活性多肽为模板,开展构效关系研究，以提高活性与效价，简化结构并降低副作用，是研发多肽蛋白质类新药的重要方向。研究进展研究进展随着生物工程技术的迅速发展，生物技术活性物质不断面世，已有不少生物技术药物应用于临床，国内外已批准上市的约40多种，1995年开发数为234种，正在研究的则成倍增加，在这些品种中，大量的均为多肽和蛋白质类药物。由于多肽和蛋白质药物的体内外不稳定性，临床主要剂型是溶液型注射剂和冻干粉针。为解决长期用药的问题，克服注射剂的不便和缺点，发展适宜给药途径的非注射传输系统是药剂学面对的挑战。关键问题关键问题蛋白质药物的结构特征蛋白质分子的化学结构决定其活性，影响活性的结构因素主要为氨基酸及其排序、末端基团，肽链和二硫键位置等。除外，药物的空间结构即二维、三维结构也同样影响生物活性。另外，多肽及蛋白质的分子量常为数千至几十万，颗粒大小在l～100nm之间，不能透过半透膜。蛋白质药物体内外不稳定性蛋白质药物在体内外环境可能经受多种复杂的化学降解和物理变化而失活，如凝聚、沉淀、消旋化、水解、脱酰氨基等。提高稳定性的方法包括（1）温和的生产条件如对温度、机械搅拌强度和有机溶剂的选择，对无菌条件的控制，容器的吸附效应，水分控制，低温冷藏等。（2）设计正确的处方如PH、缓冲对、电解质；加入适宜稳定剂、冻干保护剂、阻聚剂如非离子表面活性剂、糖、甘露醇、山梨醇、PEG、人血清白蛋白等以及制备包合物等。蛋白质药物的吸收特征蛋白质药物半衰期短、清除率高、分子量大透过能力差、易受体内酶和细菌以及体液的破坏、非注射给药生物利用度低，一般都仅为百分之几，如狗口服亮丙瑞林醋酸酯的生物利用度低于3%。注射给药注射给药前体药物注射液为延长药物半衰期，控制进入血液速度，常采用PEG对蛋白质结构进行修饰，如用PEG连结的蛋白质使之变大而不易被肾小球滤过，延长了半衰期，如腺苷酸脱氨酶（ADA）与PEG连结用于治疗免疫缺损综合征已为FDA批准。注射用微球发展注射用微球的主要目的是为了达到缓释效果。1986年法国Ipsen生物技术公司上市肌注曲普瑞林一聚丙交酯一乙交酯微球，此后又陆续生产了醋酸亮丙瑞林、布会瑞林和meterelin肌注微球，临床上用于治疗一些激素依赖性疾病，如前列腺癌、子宫肌瘤、乳腺癌、子宫内膜异位等。人体每月注射1次亮丙瑞林（75mg）微球治疗前列腺癌时相当于每天注射1mg溶液剂。改变共聚物比例或分子量可得到不同持续时间的作用。正在研究的其它微球制剂有皮下注射的生长激素释放因子（GRF）毫微球，大鼠皮下注射后可缓释24小时，比溶液剂生物利用度提高20倍。鼻腔给药鼻腔给药鼻腔粘膜面积约200cm2，上皮细胞间隙较大并与毛细血管紧密相连，血管和淋巴管丰富，血流速度约40mL/min等均是药物经鼻腔吸收的有利条件。脂溶性药物进入鼻腔后较易吸收并直接进入全身血液循环，免受肝脏及胃肠道的首过破坏。合理的鼻腔给药剂型应具有如下特点：在鼻粘膜的浓度高，与鼻腔粘膜接触面积大，容易吸收，不影响鼻腔屏障功能、嗅觉功能和润湿吸人空气、调节吸入空气温度等功能。研究的剂型包括溶液和粉末或微球。一般均采用喷雾给药以深入鼻腔。粉末或微球的滞留时间长，吸收好，药物含量高，给药体积小，有利于药物稳定，但可能产生鼻粘膜刺激。采用吸收促进剂和酶抑制剂等可提高多肽及蛋白质药物鼻腔吸收，延长滞留时间。药物将胰岛素淀粉微球给绵羊滴鼻，其相对生物利用度提高至107%，将微球与胆碱溶血磷脂联合使用，则进一步提高至31．5%，而溶液剂滴鼻则仅为1%。一种鼻腔给药的流感疫苗FluMist由活疫苗组成，较灭活病毒制品产生的作用强，保护作用持久，已在美国进行3期临床研究。研究应用的吸收促进剂包括胆盐、脂肪酸、皂角苷、辛酸钠、月桂酸钠和聚丙烯酸等。但长期应用可损害鼻粘膜和纤毛，一些促吸剂具刺激性。梭链孢酸衍生物如牛磺酸二氢梭链孢酸盐和环糊精可能是一种较安全有效的促吸剂。肺部给药肺部给药肺部的表面积高达70m2，远大于鼻腔等除胃肠道以外的其它途径的吸收面积，而且肺泡毛细血管丰富，上皮细胞间隙较大，是很有前景的途径。肺部吸入系统一般首选为小剂量的粉雾剂系统，干粉吸入避免了溶液剂中药物的降解，微粉化技术保证了药物不在气管或支气管滞留，顺利进入肺部组织。气雾剂也有应用，但一些多肽或蛋白质在形成气溶胶微粒时发生变性。肺吸入给药的限制是其吸收和有效的重现性问题以及长期给药可能带来的临床副作用。选择合适的给药装置是解决肺部给药的关键。一种带压缩部件的装置可以定量释放15uL含水的药物气雾剂，使其均匀沉积在肺的边缘、中间和中枢区域，沉积率为39%，是一般吸人器吸入沉积率的4倍。由InnovateBiomed公司研究的干粉吸入器，沉积率达30%，是一般吸入器的3倍。微粉化是干粉吸人剂取得成功的另一关键。根据不同给药沉积部位要求，粉末粒子大小应在几个微米范围。粉碎方法有气流粉碎（喷射磨）、喷雾干燥、搅拌离心、超临界粉碎等。人体实验中亮丙瑞林气雾剂的吸收可达18%，制剂中加入l%的甘油或A-zone，在大鼠实验中吸收率达到100%。胰岛素吸入治疗是多家制药公司开发的热点。吸入治疗公司和辉瑞公司合作开发的胰岛素的肺部吸人剂已完成2期临床，结果表明吸人本品与口服二甲双服或磺豚类药物合用可改善仅口服后者对2期糖尿病患者的血糖控制，疗效与注射相同，正在进行3临床研究。口服给药口服给药生物药物的口服给药是难度最大而又最热门的给药途径。多肽或蛋白质的口服后一般在胃肠道降解成小分子氨基酸后吸收，其生物活性也随之消失。阻止这些大分子口服吸收进入的主要屏障是致密的肠上皮细胞膜、胃酸和各种消化酶。因此改进其生物利用度的焦点就是如何减少这些屏障的作用。促渗透剂的应用常用的方法是使用促渗剂，如表面活性剂、脂肪酸或胆盐，增加粘液层和上皮细胞层的通透性，扩大细胞间隙。最常用的口服吸收促进剂是胆盐和脂肪酸，也有人使用水杨酸钠。该类物质的最大缺点是无选择性地作用于脂质表面而可能使所有小肠内容物成分包括各种毒素和生物病原体进入血液，也有潜在的细胞膜溶解和局部炎症等毒性。一种颇有前途的促渗剂是由特殊细菌产生的蛋白毒素，Zonulaoccludenstoxin（ZOT）。ZOT特殊作用于actinfilamentsofzonaoccludents而不影响全肠道功能的完整性，而且ZOT仅对小肠和十二指肠的受体有效而不作用于直肠和结肠。因此其细胞内通道作用安全、可逆、具时间和剂量的依赖性、限定于某些部位。给糖尿病动物服用加有5ugZOT的10IU胰岛素，即从原来的无降糖作用而转为显著的降糖作用并维持最大有效性100min，相当于皮下注射1．2～2．4IU胰岛素，即相对生物利用度为8%～16%。透皮给药透皮给药脂质体作为生物药物透皮给药的载体已有大量报道，如胰岛素、干扰素、胶原蛋白、肝素、过氧化物歧化酶、组织生长因子等。脂质体的主要材料是磷脂，磷脂分子在一定条件下形成双分子层，与角质层细胞间隙的类脂双分子层有相同结构，推测这种结构有利于两者的亲和，从而改进药物的渗透速率。透皮传递体是一种由类脂材料制备的纳米脂质体，除了体积小以外，更重要的特征是这种载体具有高度变形性。在一定的水合压力下（来源于皮肤表面液体水分的蒸发和皮肤内各层次水分浓度梯度），其类脂膜可以发生形变，实验研究报道该载体可将胰岛素输人体内并达到皮下注射水平，具有迅速的降血糖作用，而同样大小的脂质体却不能携药通过。离子导入法可增加离子药物的皮肤通透量，在一定的电场条件下，离子药物通过电导、电渗和溶剂牵引等机理通过毛孔、汗腺等通道进入皮肤，采用离子导人结合脂质体的方法也可驱使脂质体进入角质层。与离子导人不同，电致孔方法是在高电压脉冲电流作用下，在皮肤角质层形成短暂亲水性微孔以增加药物透人的方法。分析方法分析方法1.1生物检定法由于蛋白多肽类药物多为有生物活性的物质,且生物活性不仅取决于药物的一级结构，与二、三级结构亦密切相关，故生物检定法是研究该类药物动力学独特而必需的方法。生物检定法有两个目的，直接测定体液中药物浓度及鉴定标记药物的生物活性。其方法主要可分为两大类。1.1.1在体分析常规的有胰岛素的小鼠血糖法等，另外还有根据各类蛋白多肽的生物活性不同而建立的各异的方法，如根据IL-8可将大量中性粒细胞从骨中动员出的性质而建立的IL-8动员中性粒细胞家兔体内实验。这类方法最直观地反映生物活性，但涉及整体动物，费时费力，灵敏度不高，变异较大。1.1.2离体组织（细胞）分析如NGF刺激鸡背根神经节增长，缩宫素的大鼠离体子宫法等。随着分子生物学的发展，许多特异性强，灵敏度高的依赖细胞株被建立，细胞培养已是最常用的方法。根据蛋白多肽与细胞相互作用的机理不同，具体的操作亦有多种。如细胞增殖法（