生化藥物和基因工程藥物分析概念.ppt

第十三章生化藥物和基因工程藥物分析概念 第一節(jié)概述陳哲 人類用于 預(yù)防 治療和診斷疾病的三大主要藥物 化學(xué)藥物生物藥物中藥 生物藥物 biopharmaceutics biopharmaceuticals 生化藥物 biochemicaldrugs 生物技術(shù)藥物 biotechnologydrugs 基因工程藥物 geneticengineeringdrugs 生物制品 biologicalproducts 等 生化藥物的定義 一般指從動(dòng)物 植物及微生物提取的 也可用生物 化學(xué)半合成或用現(xiàn)代生物技術(shù)制得的生命基本物質(zhì)及其衍生物 降解物以及大分子的結(jié)構(gòu)修飾物等 如氨基酸 多肽 蛋白質(zhì) 酶 多糖 脂質(zhì) 核苷酸類等 基因工程藥物的定義 指先確定對(duì)某種疾病具有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì) 然后將控制該蛋白質(zhì)合成過程的基因進(jìn)行分離 純化或人工合成 利用重組DNA技術(shù)加以改造 最后將該基因?qū)肟梢源罅可a(chǎn)的受體細(xì)胞中 包括細(xì)菌 酵母菌 動(dòng)植物或動(dòng)植物細(xì)胞 在受體細(xì)胞中不斷繁殖或表達(dá) 并能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)具有預(yù)防和治療這種疾病的蛋白質(zhì) 通過這種方法生產(chǎn)的藥物叫作基因工程藥物 重組DNA技術(shù) RecombinantDNATechnology 重組DNA技術(shù)是利用載體系統(tǒng)人工修飾有機(jī)體遺傳組成的技術(shù) 即在體外通過酶的作用將異源DNA與載體DNA重組 并將該重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi) 以擴(kuò)增異源DNA 并實(shí)現(xiàn)其功能表達(dá)的技術(shù) 重組DNA技術(shù)是遺傳工程中最常用的一種技術(shù) 兩段不同來源的DNA片段被連在一起所形成的新DNA片段稱為重組DNA 重組DNA技術(shù)主要依賴于限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn) 限制性內(nèi)切酶是一種可以切斷DNA鏈的酶 目前已發(fā)現(xiàn)的限制性內(nèi)切酶有500種以上 當(dāng)一種限制性內(nèi)切酶在一個(gè)特異性的堿基序列處切斷DNA時(shí) 就可在切口處留下幾個(gè)未配對(duì)的核苷酸 叫做粘性末端 另外一個(gè)用同種限制性內(nèi)切酶切斷的DNA片段也有粘性末端 這兩個(gè)互補(bǔ)的粘性末端彼此結(jié)合就形成了一個(gè)重組DNA分子 利用重組DNA技術(shù)人們已經(jīng)生產(chǎn)了許多有價(jià)值的產(chǎn)品 如胰島素 胰島素是一種人體內(nèi)有效利用糖份所必需的成分 而糖尿病人則不能制造胰素或是制造的量不夠 所以要給這些病人注射胰島素 生化藥物和基因工程藥物的種類 生化藥物基因工程藥物 生化藥物 氨基酸 多肽和蛋白質(zhì)類藥物酶類與輔酶類藥物多糖類藥物脂質(zhì)類藥物核酸及其降解物和衍生物類藥物其它 氨基酸 多肽和蛋白質(zhì)類藥物 氨基酸及其衍生物藥用活性多肽藥用蛋白 氨基酸在醫(yī)藥上的應(yīng)用 洛斯氮平衡理論的確立與人類發(fā)現(xiàn)在正常代謝組織蛋白中缺乏某一種即會(huì)導(dǎo)致整個(gè)有機(jī)體代謝紊亂 使氨基酸成為維持人體營養(yǎng)和治療很多疾病的醫(yī)療藥物 醫(yī)藥是氨基酸相對(duì)用量不大但品種最多的一個(gè)部門 目前世界上用于藥物的氨基酸及氨基酸衍生物的品種達(dá)100多種 復(fù)合結(jié)晶氨基酸輸液 所謂氨基酸輸液 是各種氨基酸按一定比例和要求 也就是模式配合組成的一種靜脈注射液 根據(jù)模式不同 氨基酸輸液可分為不同類型 氨基酸輸液在我國發(fā)展極為迅速 1994年全國各種氨基酸輸液只1000萬瓶 1996年則上升到6000萬瓶 估計(jì)到2000年可達(dá)到1億瓶以上 要素膳及氨基酸口服液 要素膳是一種含氨基酸營養(yǎng)素 不需或稍經(jīng)消化即可吸收的無渣膳食 可供口服與管飼之用 它比靜脈營養(yǎng)簡(jiǎn)便 經(jīng)濟(jì) 安全而又符合生理狀態(tài) 是近代臨床營養(yǎng)上的重大進(jìn)展 氨基酸口服液發(fā)展迅速 用結(jié)晶的L型氨基酸按FAO WHO模式配制的產(chǎn)品 國內(nèi)市場(chǎng)已有產(chǎn)品銷售 氨基酸類藥物 右旋糖酐氨基酸 是營養(yǎng)性血容量補(bǔ)充藥 用于治療兼有蛋白質(zhì)缺乏的血容量減少的病人 氨基酸類藥物 17種復(fù)合結(jié)晶氨基酸注射液 營養(yǎng)藥物 主要成分 復(fù)合結(jié)晶氨基酸 適用于手術(shù) 嚴(yán)重創(chuàng)傷 大面積燒傷引起的氨基酸缺乏以及各種疾病引起的低蛋白血癥等 下丘腦多肽 1973年Guillemin博士首先從綿羊下丘腦分離出一種14個(gè)氨基酸的多肽 由于它可以抑制生長(zhǎng)激素的分泌 遂命名為生長(zhǎng)激素抑制因子 SRIF 后統(tǒng)一名稱為生長(zhǎng)抑素 Guillemin博士因此而獲得了1977年的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng) 隨著對(duì)這一激素的深入研究 發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)抑素廣泛存在于人體的各種組織 具有內(nèi)分泌 神經(jīng)內(nèi)分泌 旁分泌等多種生理學(xué)作用 腦多肽 適用癥 腦血管代謝不足所致的功能失調(diào)綜合癥 腦血栓 腦出血 腦外傷等 嚴(yán)重腦感染繼發(fā)的功能紊亂 中風(fēng) 腦手術(shù) 腦炎及腦膜炎后遺癥 腦功能衰退 記憶力障礙 神經(jīng)衰弱 神經(jīng)性頭痛及老年性癡呆癥 兒童神經(jīng)發(fā)育障礙 腦振蕩和腦挫傷后遺癥 神經(jīng)性肌力病外周神經(jīng)損傷內(nèi)源性抑郁及癲閑的支持治療 激肽 激肽主要包括緩激肽 胰激肽和甲胰緩激肽三種 它們是不同的激肽釋酶作用下的不同產(chǎn)物 緩激肽和胰激肽是體內(nèi)最強(qiáng)的血管舒張物質(zhì)之一 靜脈注射緩激肽可引起全身小動(dòng)脈舒張 顯著降低外周血管循環(huán)阻力 血管通透性增強(qiáng) 從而引起血壓下降 緩激肽還具有強(qiáng)大的利尿鈉效應(yīng) 水蛭素 抗血栓新藥 具有極強(qiáng)的凝血抑制作用 使血液內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)不能變?yōu)椴蝗苄缘鞍踪|(zhì) 隨著人類生存環(huán)境和生活水平的改變 腦血管病的發(fā)病率逐呈上升趨勢(shì) 如腦血栓 腦溢血等 利用基因技術(shù)研制的水蛭素是一種強(qiáng)烈的凝血酶抑制劑 它會(huì)使得凝血酶失去裂解纖維原的能力 從而阻止血液凝固 在臨床治療和預(yù)防各種血栓形成方面有著顯著的作用 從醫(yī)用水蛭中提取的天然水蛭素一般產(chǎn)量較少 限制了水蛭素的研究和臨床應(yīng)用 將化學(xué)合成的水蛭素基因分別在大腸桿菌和酵母細(xì)胞中得到表達(dá) 可大大提高水蛭素的產(chǎn)量 酶類與輔酶類藥物 助消化酶類蛋白水解酶類凝血酶及抗栓酶抗腫瘤酶類其它酶類部分輔酶類 輔酶Q10 門冬酰胺酶 抗腫瘤藥物 對(duì)急性粒細(xì)胞型白血病和急性單核細(xì)胞白血病有一定療效 對(duì)惡性淋巴瘤也有較好的療效 其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于常用藥物治療后復(fù)發(fā)的病例也有效 缺點(diǎn)是單獨(dú)應(yīng)用不僅緩解期短 而且很易產(chǎn)生耐藥性 故目前大多與其他藥物合并應(yīng)用 對(duì)機(jī)體免疫有抑制作用 因而有人用來治療皮肌炎等 輔酶Q10 CoenzymeQ10 Ubidecarenone 別名 癸烯醌在呼吸鏈中起遞氫體的作用 廣泛參與體內(nèi)生物代謝過程 對(duì)多種酶均有激活作用 是細(xì)胞代謝和細(xì)胞呼吸激活劑 還可做為重要的抗氧化劑和免疫增強(qiáng)劑 可用于充血性心力衰竭 心律失常 竇性心動(dòng)過速 早搏 二聯(lián)律及高血壓的輔助治療 還用于急慢性病毒性肝炎及亞急性肝壞死的綜合治療 此外 亦試用于原發(fā)性和繼發(fā)性醛固酮增多癥 腦血管障礙及出血性休克等 多糖類藥物 肝素硫酸軟骨素A和C硫酸角質(zhì)素透明質(zhì)酸類肝素 酸性粘多糖 殼聚多糖靈芝多糖黃芪多糖人參多糖海藻多糖螺旋藻粘多糖 類肝素硫酸對(duì)骨骼的形成具有重要作用 東京都老人綜合研究所最近發(fā)表新聞公報(bào)說 該所科學(xué)家白澤卓二等在研究中發(fā)現(xiàn) 類肝素 乙酰肝素 硫酸對(duì)骨骼的形成具有極其重要的作用 白澤等科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)著眼于能夠促進(jìn)類肝素硫酸生成的 酶 他們?cè)趯?shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)增強(qiáng)了 酶的同類物質(zhì) 的酶的功能 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 隨著類肝素硫酸的生成量增加 出生 周的實(shí)驗(yàn)鼠的大腿的骨骼量要比一般的多 倍 他們認(rèn)為 這是類肝素硫酸促進(jìn)了軟骨的成長(zhǎng)的結(jié)果 靈芝多糖 目前已分離到有靈芝多糖有200多種 其中大部分為 葡聚糖 少數(shù)為 葡聚糖 其構(gòu)形與DNA RNA相似 螺旋層之間主要以氫鍵固定 分子量從數(shù)百到數(shù)十萬 靈芝多糖是靈芝中最有效的成分之一 據(jù)報(bào)道 靈芝多糖具有刺激宿主非特異性抗性 免疫特異反應(yīng)以及抑制移植腫瘤生理活性的特性 多糖分子量大于1 104時(shí)顯示強(qiáng)抑制腫瘤活性 活性強(qiáng)弱還與多糖鏈分叉的程度及支鏈上羥基的數(shù)量有關(guān) 另有報(bào)道 靈芝多糖還能提高機(jī)體免疫力 提高機(jī)體耐缺氧能力消除自由基 抗放射 提高肝臟 骨髓 血液合成DNA RNA和蛋白質(zhì)的能力 從而延長(zhǎng)壽命 脂質(zhì)類藥物 多價(jià)不飽和脂肪酸 PUFA 磷脂類固醇類膽酸類卟啉類 核酸及其降解物和衍生物類藥物 RNA 包括iRNA 免疫核糖核酸 DNA多聚胞苷酸巰基聚胞苷酸ATPcAMP 其它 核酪制劑6 巰基嘌呤5 氟尿嘧啶呋喃氟尿嘧啶阿糖胞苷阿糖腺苷環(huán)胞苷5 氟環(huán)胞苷5 碘苷無環(huán)鳥苷 核酪制劑 本品與免疫核糖核酸 TRNA 近似 能增強(qiáng)機(jī)體免疫功能 可增強(qiáng)紅細(xì)胞膜上的CRI受體活性 增強(qiáng)紅細(xì)胞免疫黏附功能 紅細(xì)胞血凝陽性率明顯高于對(duì)照 還可以增高小鼠脾臟系數(shù) 從而增強(qiáng)細(xì)胞免疫功能 顯著提高機(jī)體的免疫力 本品中的核蛋白水解物 酪氨酸 其氧化分解后可產(chǎn)生乙酰乙酸 而乙酰乙酸又可轉(zhuǎn)化為乙酸 膽固醇 而腎上腺皮質(zhì)激素正是由膽固醇轉(zhuǎn)變生成 因而本品有促進(jìn)激素合成的作用和緩解支氣管痙攣?zhàn)饔?本品能對(duì)抗IgE引起的過敏反應(yīng) 阻斷哮喘的發(fā)生 巰嘌呤 樂疾寧 本品為嘌呤類拮抗劑 需在體內(nèi)受次黃嘌呤核苷焦磷酸酶 HGPRT 催化變成6 巰基嘌呤苷酸 硫代肌苷到 TIMP 后才有活性 它的細(xì)胞毒作用涉及多種機(jī)制 即可與嘌呤的生物合成 核苷酸的相互轉(zhuǎn)化 DNA和RNA合成 染色體復(fù)制以及糖蛋白的合成等生化過程有關(guān) 細(xì)胞內(nèi)有將磷酸鳥苷 GMP 轉(zhuǎn)變?yōu)槎姿狲B苷 GDP 的酶 但該酶難以將TIMP作底物 使TIMP在細(xì)胞內(nèi)大量堆積 此TIMP則可抑制肌苷酸 IMP 轉(zhuǎn)化為磷酸腺苷琥珀酸 AMPS 并抑制后者進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橄佘账?AMP 以及抑IMP氧化成為黃嘌呤核苷酸 XMP 5 氟尿嘧啶 5 FU 5 氟尿嘧啶在1957年由Heidelberger合成 為嘧啶類的氟化物 屬于抗代謝抗腫瘤藥 對(duì)增殖性細(xì)胞各項(xiàng)均有殺傷性作用 作用機(jī)理 5 FU在體內(nèi)必須轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的核苷酸才能發(fā)揮其抑制腫瘤的作用 本藥在體內(nèi)先轉(zhuǎn)變成 氟 脫氧尿嘧啶核苷酸 抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶 抑制 的生物合成 此外 還能滲入 阻止尿嘧啶滲入 而抑制 的合成 5 FU代謝后主要二種活性物 一個(gè)為尿氟三磷 FUTP 結(jié)合到RNA上 干擾其功能 另一個(gè)是通過尿苷激酶的作用 生成氟去氧尿一磷 FdUMP 它抑制胸苷酸合成酶而阻止DNA的合成 后者是其抗腫瘤的主要機(jī)理 阿糖胞苷 可抑制DNA聚合酶 抑制核苷酸還原酶 阻斷胞嘧啶核苷酸還原成脫氧胞嘧啶核甙酸 但對(duì)RNA和蛋白質(zhì)的合成無明顯作用 為一作用于S期的周期特異性藥物 并對(duì)G1 S及S G2轉(zhuǎn)換期有作用 臨床可用于急性白血病 對(duì)急性粒細(xì)胞白血病療效最佳 也可試用于肺癌 消化道癌 頭頸部癌及惡性淋巴瘤等 因本品對(duì)單純皰疹病毒有著抑制作用 故也可滴眼 用于病毒性角膜炎及流行性角膜炎 無環(huán)烏苷 無環(huán)烏苷是一種新合成的無環(huán)嘌吟核苷類似物 能抑制多種去氧核糖核酸 DNA 病毒的復(fù)制 尤其是抗癌疹病毒的效力比阿糖腺苷要強(qiáng)160倍 而對(duì)單純癌疹病毒DNAP的抑制作用比對(duì)人體細(xì)胞DNA的抑制作用要強(qiáng)出10 30倍 實(shí)驗(yàn)研究表明 要抑制病毒宿主細(xì)胞的生長(zhǎng) 必須用3000倍抑制病毒增殖的無環(huán)烏著濃度才能起作用 說明該藥對(duì)人體的毒性較低 但對(duì)乙肝病毒 HBV 的抑制機(jī)理目前尚不清楚 基因工程藥物 激素類及神經(jīng)遞質(zhì)類藥物細(xì)胞因子類藥物酶類及凝血因子類藥物 激素類及神經(jīng)遞質(zhì)類藥物 人生長(zhǎng)激素釋放抑制因子人胰島素人生長(zhǎng)激素 細(xì)胞因子類藥物 人干擾素人白細(xì)胞介素集落刺激因子 CSF 促紅細(xì)胞生成素 EPO 酶類及凝血因子類藥物 單克隆抗體疫苗基因治療藥物白介素生長(zhǎng)因子內(nèi)啡肽重組可溶性受體 單克隆抗體 是單克隆的雜交瘤細(xì)胞群由親本B細(xì)胞產(chǎn)生單一種類的抗體分子 這些單克隆抗體比來自血清的抗體具有特異性 產(chǎn)量高 易純化 可長(zhǎng)期保存的優(yōu)點(diǎn) 基因治療藥物 世界首個(gè)基因治療藥物在中國領(lǐng)得 出生證 深圳市賽百諾基因技術(shù)有限公司研制開發(fā)的抗癌新藥 重組P53腺病毒注射液 商品名 今又生 獲得了國家食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的新藥證書 據(jù)悉 這種新藥是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廣譜腫瘤基因治療制品 賽百諾公司負(fù)責(zé)人說 今又生 的誕生 雖然并不意味著人類可以就此宣布戰(zhàn)勝了癌癥 但起碼提供了一個(gè)新而有效的治療手段 白介素 IL 2 藥物別名 白細(xì)胞介素 白介素 藥物類別 抗腫瘤免疫調(diào)節(jié)劑藥理毒理 刺激細(xì)胞 單核 巨噬細(xì)胞 巨噬細(xì)胞 使造血干細(xì)胞分化和增強(qiáng) 生長(zhǎng)因子 生長(zhǎng)因子 微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物 包括維生素 氨基酸及堿基等 內(nèi)啡肽 1976年發(fā)現(xiàn)的內(nèi)啡肽 就是腦子里面生產(chǎn)嗎啡樣的化學(xué)物質(zhì) 是肽類結(jié)構(gòu) 叫內(nèi)啡肽 它是傳遞神經(jīng)信息的 心情好壞和腦子里生產(chǎn)制造出來的內(nèi)啡肽多少有關(guān) 這件事闡明了吸毒的人成癮 是因?yàn)槟X子里本來就有嗎啡樣的物質(zhì) 是心情情緒的一個(gè)重要分子 吸了毒以后 這個(gè)東西來得快 來得多 一下子把人體本身的生產(chǎn)能力就給破壞掉了 如果再停止吸 人體本身的生產(chǎn)能力也沒了 因此對(duì)外部毒品發(fā)生依賴 而這個(gè)需要量越來越大 這就是內(nèi)啡肽的發(fā)現(xiàn) 酶類及凝血因子類藥物 反義藥物人生長(zhǎng)激素纖溶酶原激活劑凝血因子集落細(xì)胞刺激因子促紅細(xì)胞生成素腫瘤壞死因子 第1個(gè)反義藥物 福米韋生 反義技術(shù)作為分子生物學(xué)的新型抗基因技術(shù) 目前不僅廣泛應(yīng)用于生理學(xué) 病理學(xué) 藥理學(xué)的基礎(chǔ)研究 而且已成為藥物發(fā)展的新興策略 利用這一技術(shù)開發(fā)的藥物稱為反義藥物 通常是指反義寡核苷酸 即人工合成的DNA或RNA單鏈片段 專門設(shè)計(jì)的反義寡核苷酸能與特異mRNA的特定序列相雜交 在基因水平阻止致病蛋白質(zhì)的產(chǎn)生 從而發(fā)揮治療作用 與傳統(tǒng)藥物相比 反義藥物具有更高的特異性 更優(yōu)的療效和更低的毒性 因此 反義藥物越來越成為人們研究和開發(fā)的熱點(diǎn) 福米韋生 fomivirsen ISIS2922 是FDA批準(zhǔn)上市的第1個(gè)反義藥物 由21個(gè)硫代脫氧核苷酸組成 核苷酸序列為5 GCGTTTGCTCTTCTTCTTGCG 3 主要用于治療艾滋病 AIDS 病人并發(fā)的巨細(xì)胞病毒 CMV 性視網(wǎng)膜炎 生化藥物和基因工程藥物的特點(diǎn) 共同特點(diǎn)基因工程藥物的特點(diǎn)分子量大結(jié)構(gòu)確證難全過程的質(zhì)量控制生物活性檢查安全性檢查效價(jià) 含量 測(cè)定質(zhì)量控制特點(diǎn) 共同特點(diǎn) 來自生物體具有一定的生物活性或生理功能能夠參與 影響和調(diào)控人體代謝和生理功能對(duì)于某些疾病的治療具有針對(duì)性強(qiáng) 毒副作用小 易為人體所吸收等特點(diǎn) 基因工程藥物的特點(diǎn) 具有細(xì)胞和組織特意性 引起的反應(yīng)都是通過與受體結(jié)合 形成受體 配體復(fù)合物多數(shù)細(xì)胞因子具有多功能性 因此具有廣泛的藥理活性細(xì)胞因子間存在復(fù)雜的相互作用 臨床使用有時(shí)需要幾種生長(zhǎng)因子配合使用具有低免疫活性 不會(huì)引起強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)許多基因工程藥物是參與人體一些生理功能所必需的蛋白質(zhì) 極微量可產(chǎn)生顯著的效應(yīng) 肝素 肝素是由葡萄糖胺和葡萄糖醛酸交聯(lián)而成的粘多糖酯 分子量0 5 3萬其生物活性不一 僅低分子的1 3部分有較強(qiáng)的抗凝作用 高分子部分易致出血 血小板減少 脂質(zhì)代謝異常等不良反應(yīng)近年國內(nèi)外研究人員致力于低分子肝素的開發(fā) 將肝素經(jīng)化學(xué)或酶解聚后生成平均分子量在4000 6