第十一章多肽和蛋白質(zhì)藥物.ppt

第十一章多肽與蛋白質(zhì)類藥物,第一節(jié)概述,一、多肽的結(jié)構(gòu)和肽鍵的結(jié)構(gòu)特點1結(jié)構(gòu)一個分子-氨基酸的羧基與另一個分子-氨基酸的氨基之間脫水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所得到的化合物稱為肽，最簡單的肽是由兩個氨基酸組成，稱為二肽，其中含有一個肽鍵。,2分類,寡肽：由10個以下氨基酸組成的肽稱為寡肽。有二肽、三肽、四肽之別。,按國際藥學(xué)界通行的分類法，通常由10100氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫多肽，它們的分子量低于10，000Da（Dalton，道爾頓）也有文獻把由210個氨基酸組成的肽稱為寡肽（小分子肽）；1050個氨基酸組成的肽稱為多肽；由50個以上的氨基酸組成的肽就稱為蛋白質(zhì)。,3、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)形式：多肽鏈(NHCHCONHCHCO)多肽鏈的方向性：從N末端指向C末端。,血紅蛋白結(jié)構(gòu),二、蛋白質(zhì)的代謝可以用氮平衡表示,攝入食物的含氮量與排泄物中的含氮量之間的關(guān)系。氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮排出氮（兒童、孕婦）氮負平衡：攝入氮排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）,氮平衡的意義,可以間接反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。常用的蛋白質(zhì)的測定方法凱氏定氮法通過測定含氮量乘以6.25來估算蛋白質(zhì)的含量,三聚氰胺含氮量為66.6%蛋白質(zhì)中含氮量平均為16%。,實驗證明，健康成年人每天需補充食物蛋白質(zhì)3045g，才能保持氮的總平衡。這就是蛋白質(zhì)的最小生理需要量。,第二節(jié)多肽藥物的制備,一、概述活性多肽是生化藥物中非常活躍的一個領(lǐng)域，生物體內(nèi)已知的活性多肽主要是從內(nèi)分泌腺、組織器官、分泌細胞和體液中產(chǎn)生或獲得的。定義：以多肽激素和多肽類生長調(diào)節(jié)因子為主的一大類內(nèi)源性活性物質(zhì)。,研究活性多肽結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系及活性多肽之間結(jié)構(gòu)的異同與其活性的關(guān)系，將有助于設(shè)計和研制新的活性多肽藥物。,蛋白結(jié)構(gòu)模擬預(yù)測H5型禽流感病毒保守中和表位及其抗病毒多肽的初步設(shè)計,多肽藥物的種類,1、多肽激素2、多肽類細胞生長調(diào)節(jié)因子3、含有多肽成分的其他生化藥物,1、多肽激素,（1）腦垂體多肽激素促皮質(zhì)素（ACTH），促黑激素MSH,催產(chǎn)素，加壓素（2）下丘腦激素促甲狀腺激素釋放激素，抑制激素，促性腺激素釋放激素（3）甲狀腺激素甲狀旁腺激素，降鈣素（4）胰島激素胰高血糖素，胰解痙多肽（5）胃腸道激素胃泌素，膽囊收縮素，腸泌素，腸血管活性肽，抑胃肽，緩激肽，P物質(zhì)（6）胸腺激素胸腺素，胸腺肽，胸腺血清因子,促黑激素MSH,MSH主要作用于黑色素細胞。體內(nèi)黑色素細胞分布于皮膚及毛發(fā)、眼球虹膜色素層及視網(wǎng)膜色素層、軟腦膜。皮膚黑色素細胞位于表皮與真皮之間，胞漿內(nèi)的黑色素小體內(nèi)含酪氨酸酶，可促進酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏亍SH作用主要為激活酪氨酸酶，并促進酪氨酸酶合成，從而促進黑色素合成，使皮膚及毛發(fā)顏色加深。,甲狀腺激素：提高神經(jīng)興奮性和身體發(fā)育作用。,地方性甲狀腺腫甲亢地方性克汀病病人（呆小癥）,2、多肽類細胞生長調(diào)節(jié)因子表皮生長因子，轉(zhuǎn)移因子，心鈉素3、含有多肽成分的其它物質(zhì)婦血寧，蛇毒，胚胎素，助應(yīng)素,蛇毒是毒蛇從毒腺中分泌出來的一種液體，主要成份是毒性蛋白質(zhì)，約占干重的90%至95%。蛇毒的治癌作用中國醫(yī)科大學(xué)蛇毒研究室試圖從遼寧大連蛇島產(chǎn)的蝮蛇毒中找到能抑制腫瘤生長有效成分，開展了蛇島蝮蛇的原毒與分離毒對比抑制腫瘤試驗,9個不同濃度的蛇毒對小鼠肉瘤均有不同程度的抑制作用,抑瘤率有的高達87.1%.,二、主要多肽類藥物的制備（一）胸腺激素（Thymushormones）胸腺是一個激素分泌器官，對免疫功能有多方面的影響。胸腺激素可以促進T細胞的前身細胞的分化、發(fā)育、成熟為T細胞。,1、胸腺素（Thymosin）胸腺肽組分5(Thymosinfraction5,TF5).胸腺激素制劑總的說來都與調(diào)節(jié)免疫功能有關(guān)。（1）結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是由在80熱穩(wěn)定的4050種多肽組成的混合物，分子量在100015000之間，等電點在3.59.5之間。為了便于不同實驗室對這些多肽的鑒別和比較，根據(jù)它們的等電點以及在等電聚焦分離時的順序而命名。共分三個區(qū)域：區(qū)包括等電點低于5.0的組分，區(qū)包括等電點在5.07.0之間的組分，區(qū)則指其等電點在7.0以上者（此區(qū)內(nèi)組分很少）。對分離的多肽進行免疫活性測定，有活性的稱為胸腺素。,（2）生產(chǎn)工藝：工藝路線,（3）活力測定,E-玫瑰花結(jié)升高百分數(shù)不得低于10%，分子量在15000以下。T淋巴細胞表面有針對綿羊紅細胞（SRBC）的特異性受體，稱為E受體。在一定的實驗條件下，SRBC與T細胞表面的受體結(jié)合，形成以T細胞為中心，四周環(huán)繞SRBC，狀如玫瑰花的細胞集團，故名E玫瑰花結(jié)。玫瑰花結(jié)試驗是體外檢測人和動物細胞免疫功能的一種方法。E玫瑰花結(jié)試驗是T淋巴細胞計數(shù)的一種重要方法。,（二）促皮質(zhì)激素（ACTH）促腎上腺皮質(zhì)激素1結(jié)構(gòu)和性質(zhì):垂體包括腺垂體和神經(jīng)垂體，可分泌多種激素。促皮質(zhì)激素是從垂體前葉提取出來的一種多肽激素。易溶于水，等電點為6.6。在干燥和酸性溶液中較穩(wěn)定，雖經(jīng)100加熱，但活力不減；在堿性溶液中容易失活。能溶解于70%的丙酮或70的乙醇中。,ACTH為39個氨基酸組成的直鏈多肽，種屬差異僅僅表現(xiàn)在第2533位上。ACTH的24肽即124位的片段（ACTH124）具有全部活性。這是因為ACTH的第24位氨基酸之后的部分，不參與同受體的作用，它僅維持整個多肽結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。ACTH可被胃蛋白酶部分水解，但仍有活力，ACTH在溶液中存在著高度的螺旋。,作用與用途ACTH能維持腎上腺皮質(zhì)的正常功能，促進皮質(zhì)激素的合成和分泌。,2、生產(chǎn)工藝（1）工藝路線：,（2）工藝過程：提取分離精制CMC（羧甲基纖維素弱酸）717陰離子交換樹脂處理色、熱原、負離子梯度洗脫。,（三）降鈣素（Calcitonin，CT）1、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)降鈣素是一種調(diào)節(jié)血鈣濃度的多肽激素，由甲狀腺內(nèi)的濾泡旁細胞（C細胞）分泌。是由32個氨基酸殘基組成的單鏈多肽，降鈣素肽鏈的脯氨酸端與生物活性有密切的關(guān)系，去掉脯氨酸則失活。降鈣素分子量約3500。,物理性質(zhì)：溶于水和堿性溶液，不溶于丙酮、乙醇、氯仿、乙醚、苯、異丙醇及四氯化碳等，難溶于有機酸。水溶液中27可保存7天。降鈣素在人及哺乳動物體內(nèi)，主要存在于甲狀腺、甲狀旁腺、胸腺和腎上腺等組織中，魚類則在鮭、鰻、鱒等的終鰓體里含量較多。各種不同動物來源的降鈣素，氨基酸排列順序有些差異。,降鈣素的主要功能是降低血鈣。由于降鈣素有抑制破骨細胞活力的作用，所以能抑制骨鹽的溶解吸收，從而阻止鈣從骨中釋出。血鈣平衡：血鈣高可促使降鈣素分泌增加，使血鈣降低，血鈣低時可促使甲狀旁腺素分泌增加而使血鈣升高，兩者互相制約，共同維持。,2、生產(chǎn)工藝制造降鈣素的原料主要有豬甲狀腺和鮭、鰻的心臟或心包膜。用化學(xué)合成和基因工程技術(shù)制備降鈣素已獲成功。工藝路線：,提取、分離、精制制丙酮粉、離心與過濾（工業(yè)考慮）、離子洗脫分離。,總結(jié)思考題1、多肽類藥物的分類2、胸腺素組分5的提取過程。,第二節(jié)蛋白質(zhì)類藥物,一、主要蛋白質(zhì)類藥物有以下幾種：1.蛋白質(zhì)激素（1）垂體蛋白激素生長素，催乳素，促甲狀腺素，促黃體生成激素，促卵泡激素（2）促性腺激素人絨毛膜促性腺激素，絕經(jīng)尿促性腺激素，血清促性腺激素（3）其他蛋白質(zhì)激素：胰島素及其它激素,生長素,2.血漿蛋白質(zhì)白蛋白，纖維蛋白溶酶原，血纖蛋白等3.蛋白質(zhì)類細胞生長調(diào)節(jié)因子干擾素等4.粘蛋白胃膜素，硫酸糖肽，內(nèi)在因子5.膠原蛋白明膠，阿膠,阿膠,本品為馬科動物驢EquusasinusL.及其他驢皮經(jīng)煎煮濃縮制成的固體膠。,6.堿性蛋白硫酸魚精蛋白7.蛋白酶抑制劑胰蛋白酶抑制劑，大豆胰蛋白酶抑制劑8.植物凝集素PHA，ConA,胰蛋白酶抑制劑,二、主要蛋白質(zhì)類藥物的制備（一）白蛋白（Albumin）1、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)白蛋白又稱清蛋白，是血漿中含量最多的蛋白質(zhì)，約占總蛋白的55。同種白蛋白制品無抗原性。主要功能是維持血漿膠體滲透壓。白蛋白為單鏈，由575個氨基酸殘基組成，分子量為65000，pI4.7，沉降系數(shù)（S20，w）4.6，電泳遷移率5.92?？扇苡谒桶腼柡偷牧蛩徜@溶液中，一般當(dāng)硫酸銨的飽和度為60以上時析出沉淀。,性質(zhì)：對酸較穩(wěn)定。受熱后可聚合變性，但仍較其他血漿蛋白質(zhì)耐熱，蛋白質(zhì)的濃度大時熱穩(wěn)定性小。在白蛋白溶液中加入氯化鈉或脂肪酸的鹽，能提高白蛋白的熱穩(wěn)定性。利用這種性質(zhì)，使白蛋白與其他蛋白質(zhì)分離。,人血丙種球蛋白即免疫球蛋白是一類主要存在于血漿中、具有抗體活性的糖蛋白。對血清進行電泳后發(fā)現(xiàn)，抗體成分存在于和球蛋白部分，故通稱為免疫球蛋白（Ig）。免疫球蛋白約占血漿蛋白總量的20%，除存在于血漿中外，也少量地存在于其他組織液、外分泌液和淋巴細胞的表面。具有被動免疫作用，可用于預(yù)防流行性疾病如病毒性肝炎、脊髓灰質(zhì)炎、風(fēng)疹、水痘和丙種球蛋白缺乏癥。,2、生產(chǎn)工藝（1）工藝路線：,（2）工藝過程：提取、分離、精制利凡諾沉淀弱酸性，氯化鈉超濾器濃縮熱處理，滅活病毒除菌（過濾）。,質(zhì)量檢驗,白蛋白的質(zhì)量檢驗性狀:淡黃色略帶粘稠狀的澄清液體或白色疏松物體，pH=6.67.2溶解時間：15min水分：1min白蛋白含量：不低于本品規(guī)格純度：白蛋白含量應(yīng)占蛋白含量的95%以上；殘余硫酸銨含量0.01%；無菌試驗、安全試驗、毒性試驗、熱原試驗符合標(biāo)準(zhǔn),人血丙種球蛋白的質(zhì)量檢驗性狀：無色或淡褐色的澄明液體，微帶乳光，不含異物或搖不散的沉淀，pH=6.67.4含量：丙種球蛋白含量應(yīng)占蛋白質(zhì)含量的95%以上穩(wěn)定性：在57加熱4h不得出現(xiàn)結(jié)凍現(xiàn)象或絮狀物防腐劑含量：酚含量0.25%，硫柳貢0.005%固體總量：制品中固體總量百分數(shù)與蛋白質(zhì)含量百分數(shù)之差不得大于2%殘余硫酸銨含量：0.1%其他:無菌試驗、防腐劑試驗、安全試驗、熱原試驗應(yīng)符合規(guī)定,（二）、干擾素(interferon,IFN),1.性質(zhì)細胞因子中的一個家族，以干擾病毒復(fù)制而得名。根據(jù)產(chǎn)生細胞不同可分為干擾素、干擾素和干擾素三類。干擾素（IFN）是一種廣譜抗病毒劑，并不直接殺傷或抑制病毒，而主要是通過細胞表面受體作用使細胞產(chǎn)生抗病毒蛋白，從而抑制乙肝病毒的復(fù)制。,作用與用途,由于干擾素的抗病毒作用，抗細胞分裂及免疫調(diào)節(jié)作用，可用于：（1）病毒性疾病普通感冒，皰疹性角膜炎，帶狀皰疹，水痘、慢性活動性乙型肝炎。（2）惡性腫瘤成骨肉瘤，乳腺癌，多發(fā)性骨髓瘤，黑色素瘤、淋巴瘤、白血病等（3）由于病毒引起的良性腫瘤可控制疾病發(fā)展。,上海生物制品研究所北京三元基因工程有限公司長春海伯爾生物技術(shù)有限責(zé)任公司深圳科興生物工程有限公司哈藥集團生物工程有限公司天津華立達生物工程有限公司沈陽三生制藥有限責(zé)任公司安徽安科生物工程(集團)股份有限公司,二、干擾素生產(chǎn)企業(yè),人白細胞,啟動誘生人干擾素,37，12h,啟動白細胞,正式誘生仙臺病毒,37，12h,白細胞培養(yǎng)物,離心分離,2500rpm,粗制干擾素,KSCN處理HCl,pH3.5,沉淀1,乙醇除雜,5,上清液1,二次酸除雜蛋白HCl,pH5.55.8,上清液2,沉淀分離NaOH,pH8.0,沉淀2,KSCN處理PBS，,pH5.2,上清液3,酸沉淀HCl,pH3.0,沉淀3,溶解PBS，NaOH,pH7.07.5,溶解液,透析,透析液,干擾素,2.傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝,人白細胞1）分離灰黃層取獻血者血液（每份400ml）采入含抗凝血劑的塑料袋內(nèi)，離心后分出血漿，小心吸取灰黃層，每份血可吸13-15ml，約為血中細胞的40-50，放置4冰箱過夜。,2）氯化銨處理每份灰黃層加入30m緩沖鹽水，在加入總體積9倍量的0.83的氯化銨溶液，混勻，4放置10min。然后離心20min，收集沉淀細胞，做成懸浮液，再用氯化銨處理一次，融解殘存的紅細胞。取沉淀的白細胞并懸浮于培養(yǎng)液中，置于冰浴，取樣作活細胞計數(shù)，用預(yù)溫培養(yǎng)液稀釋成107個/ml。培養(yǎng)液的基礎(chǔ)成分為Eagles培養(yǎng)基。,體外誘生干擾素制備工藝：Sendai病毒誘導(dǎo)人白細胞1989年：IFN-n3/Alferon，批準(zhǔn)上市存在問題：產(chǎn)量低：1gIFN，需要3億ml人血白細胞，來源困難，工藝復(fù)雜，收率低，價格昂貴，潛在的血源性病毒污染的可能性,干擾素生產(chǎn)工藝路線（1）,2.基因工程生產(chǎn)工藝,人源轉(zhuǎn)化細胞系培養(yǎng)生產(chǎn)工藝：1999年：IFN-n1/Wellferon,批準(zhǔn)用于臨床。優(yōu)點：首次實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。缺點：活性低，退出臨床應(yīng)用。,干擾素生產(chǎn)工藝路線（2）,基因工程大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)工藝:上市產(chǎn)品：重組人干擾素rhuIFN1986，rhuIFN-2a，rhuIFN-2b；1990，rhuIFN-1b；1993，rhuIFN-1b；20012002：PEG化IFN，PEG-Intron,Pegasys表達產(chǎn)物：無糖基化，N-met，無活性包涵體工藝特點：發(fā)酵過程，隨后變性、復(fù)性過程。,干擾素生產(chǎn)工藝路線（3）,動物無限細胞系培養(yǎng)生產(chǎn)工藝：上市產(chǎn)品：rhuIFN-1a1996，Avonex(Biogen)；2002，Rebif(Serono)表達產(chǎn)物：166aa糖基化蛋白，22.5ku工藝特點：細胞培養(yǎng)，分泌表達缺點：產(chǎn)量低，成本高,過程嚴(yán)格,干擾素生產(chǎn)工藝路線（4）,宿主：腐生型假單胞桿菌（Pseudomonasputida）上市產(chǎn)品：IFN-2b/安福隆表達產(chǎn)物：無糖基化可溶性蛋白質(zhì)，具有天然分子結(jié)構(gòu)和生物活性工藝特點：發(fā)酵周期短（幾個小時），無需變性、復(fù)性過程，獲得有活性產(chǎn)品，純化過程：淘汰抗體親和層析,干擾素生產(chǎn)工藝路線（5）,基因工程假單胞桿菌發(fā)酵生產(chǎn)工藝,（三）胰島素（Insrlin）胰島素廣泛存在于人和動物的胰臟中，正常人的胰臟約含有200萬個胰島，胰島由-、-和-三種細胞組成，其中-細胞制造胰島素，-細胞制造胰高血糖素和胰抗脂肝素，-細胞制造生長激素抑制因子。胰島素在-細胞中開始時是以活性很弱的前體胰島素原存在的，進而分解為胰島素進入血液循環(huán)。,1結(jié)構(gòu)和性質(zhì)胰島素由51個氨基酸組成。不同種屬動物的胰島素分子結(jié)構(gòu)大致相同，主要差別在A鏈二硫橋中間的第8、9和10位上的三個氨基酸及B鏈C末端人的是蘇氨酸，豬的是丙氨酸,抗原性比其他來源的胰島素要低。,胰島素的性質(zhì)有：牛胰島素的分子量為5733，豬為5764，人為5784。胰島素的等電點為5.305.35。胰島素在pH4.56.5范圍內(nèi)幾乎不溶于水，易溶于