胰島素類似物的分子安全性PPT課件

1、胰島素類似物的分子安全性胰島素類似物的分子安全性胰島素類似物的分子安全性胰島素類似物的分子安全性為什么要研發(fā)胰島素類似物？為什么要研發(fā)胰島素類似物？ 皮下注射人胰島素的時間作用曲線不皮下注射人胰島素的時間作用曲線不能匹配生理需要能匹配生理需要 人胰島素制劑不能理想地滿足基礎(chǔ)和餐人胰島素制劑不能理想地滿足基礎(chǔ)和餐時胰島素的需要時胰島素的需要胰島素類似物的分子安全性胰島素的氨基酸序列胰島素的氨基酸序列Kaarsholm & Ludvigsen. Receptor 1995;5:1-8.淡藍色：天然胰島素的保留殘基淡藍色：天然胰島素的保留殘基紅紅 色：參與受體結(jié)合的殘基色：參與受體結(jié)合的殘基胰島素類

2、似物的分子安全性 修飾胰島素以保留結(jié)構(gòu)修飾胰島素以保留結(jié)構(gòu)- -功能特性功能特性X10 賴谷胰島素賴谷胰島素賴脯胰島素賴脯胰島素甘精胰島素甘精胰島素賴谷胰島素賴谷胰島素門冬胰島素門冬胰島素甘精胰島素甘精胰島素 地特胰島素地特胰島素胰島素類似物的分子安全性設(shè)計類似物的目標設(shè)計類似物的目標有效性有效性動力學動力學安全性安全性保持或保持或改善改善胰島素類似物的分子安全性改善或保持安全性：關(guān)鍵領(lǐng)域改善或保持安全性：關(guān)鍵領(lǐng)域分子安全性分子安全性促有絲分裂和遺傳毒性必促有絲分裂和遺傳毒性必須至少與人胰島素一樣須至少與人胰島素一樣代謝安全性代謝安全性低血糖的風險必須等于或低血糖的風險必須等于或低于人胰島素低

3、于人胰島素胰島素類似物的分子安全性胰島素胰島素胰島素受體胰島素受體代謝效應(yīng)代謝效應(yīng)（例如：葡萄糖攝取）（例如：葡萄糖攝?。┐儆薪z分裂效應(yīng)促有絲分裂效應(yīng)（例如：細胞增殖）（例如：細胞增殖）IGF-I受體受體分子安全性是由什么決定的分子安全性是由什么決定的？胰島素類似物的分子安全性Hansen BF, et al. Biochem.J. 1996; 315: 2719人胰島素人胰島素門冬胰島素門冬胰島素AspB10解離緩慢 解離快速 促有絲分裂能力弱 促有絲分裂能力強從胰島素受體的緩慢解離增強了從胰島素受體的緩慢解離增強了 促有絲分裂能力促有絲分裂能力促有絲分裂促有絲分裂/ /代謝活性比值代謝活性

4、比值分離速率常數(shù)分離速率常數(shù)(K(Kd d) )%胰島素類似物的分子安全性體外與細胞增殖相關(guān)的體外與細胞增殖相關(guān)的IGF-1R高親和力高親和力 Human insulin0.60.40.20.00.20.40.6Log (relative cell proliferation potency) Log (relative IGF-1R affinity)人胰島素人胰島素0.40.20.00.20.40.60.8Kohn et al. Lilly Research Laboratories, Peptides 2007;28:93548,0.8log(相對細胞增殖能力）相對細胞增殖能力）log（

5、相對（相對IGF-1R親和力）親和力）胰島素類似物的分子安全性在胰島素受體上在胰島素受體上作用的持續(xù)時間作用的持續(xù)時間 與與IGF-I 受體受體 結(jié)合的強度結(jié)合的強度胰島素胰島素代謝效應(yīng)代謝效應(yīng)（例如：葡萄糖攝?。ɡ纾浩咸烟菙z?。┐儆薪z分裂效應(yīng)促有絲分裂效應(yīng)（例如：細胞增殖）（例如：細胞增殖）分子安全性是由什么決定的？分子安全性是由什么決定的？胰島素受體胰島素受體IGF-I受體受體胰島素類似物的分子安全性X10X10的教訓(xùn)：單個氨基酸替代的效應(yīng)的教訓(xùn)：單個氨基酸替代的效應(yīng) 胰島素受體親和力：增加胰島素受體親和力：增加2 2倍倍 IGF-1 IGF-1受體親和力：增加受體親和力：增加6 6倍

6、倍 致有絲分裂強度：增加致有絲分裂強度：增加1010倍倍 在雌性在雌性SDSD大鼠的大鼠的5252周研究中呈劑量依賴性致腫瘤作用周研究中呈劑量依賴性致腫瘤作用Dideriksen LH et al. Diabetes 41 (Suppl 1):143A, 1992s sA1A1B1B1A21A21B30B30s ss ss ss ss sDX X1010胰島素類似物的分子安全性諾和諾德研發(fā)類似物安全性的策略諾和諾德研發(fā)類似物安全性的策略所有研發(fā)的候選胰島素類似物必須顯示：所有研發(fā)的候選胰島素類似物必須顯示： 低低IGF-1IGF-1受體親和力受體親和力 從胰島素受體迅速解離從胰島素受體迅速解離

7、 平衡平衡IGF-1IGF-1受體與胰島素受體的親和力，等于或低于人胰受體與胰島素受體的親和力，等于或低于人胰島素島素胰島素類似物的分子安全性胰島素類似物的比較胰島素類似物的比較IGF-1IGF-1受體親受體親和力和力胰島素受體胰島素受體解離速率解離速率促有絲分裂促有絲分裂能力能力人胰島素人胰島素=100=100=100=100=100=100X10X10587 587 14 14 975 975 門冬胰島素門冬胰島素81 81 81 81 58 58 賴脯胰島素賴脯胰島素156 156 100 100 66 66 甘精胰島素甘精胰島素641 641 152 152 783 783 地特胰島素

8、地特胰島素16 16 204 204 1111Kurtzhals P, et al. Diabetes 2000; 49: 999胰島素類似物的分子安全性FDAFDA專家意見甘精胰島素專家意見甘精胰島素很多體外細胞系的研究很多體外細胞系的研究顯示顯示HOE901HOE901甘精胰島素甘精胰島素 與人胰島素與人胰島素產(chǎn)品相比與產(chǎn)品相比與IGF-1IGF-1受體的親和力增高受體的親和力增高4 48 8倍。在骨肉瘤細胞中倍。在骨肉瘤細胞中應(yīng)用應(yīng)用TdRTdR摻入法分析顯示摻入法分析顯示HOE901HOE901的促有絲分裂活性比人胰島素的促有絲分裂活性比人胰島素增高增高3 35 5倍倍這些體外研究的發(fā)

9、現(xiàn)與人類臨床應(yīng)用之間的顯著這些體外研究的發(fā)現(xiàn)與人類臨床應(yīng)用之間的顯著性和相關(guān)性有待研究性和相關(guān)性有待研究 美國FDA對甘精胰島素的藥理學和毒理學回顧，2000年胰島素類似物的分子安全性FDAFDA專家意見地特胰島素專家意見地特胰島素地特胰島素與結(jié)構(gòu)相關(guān)的地特胰島素與結(jié)構(gòu)相關(guān)的IGF-1IGF-1受體的結(jié)合親和力低，和它與受體的結(jié)合親和力低，和它與胰島素受體的親和力是相似的。所以，地特胰島素和人胰島素胰島素受體的親和力是相似的。所以，地特胰島素和人胰島素在胰島素受體與在胰島素受體與IGF-1IGF-1受體親和力的比例上大致相近。地特胰受體親和力的比例上大致相近。地特胰島素的促有絲分裂能力與人胰島

10、素相比降低約島素的促有絲分裂能力與人胰島素相比降低約1010倍。倍。 美國FDA對地特胰島素的藥理學和毒理學回顧，2003年 胰島素類似物的分子安全性甘精胰島素可能與癌癥相關(guān)甘精胰島素可能與癌癥相關(guān)?!2009年年6月月EASD：胰島素類似物的分子安全性 甘精胰島素和癌癥相關(guān)性研究甘精胰島素和癌癥相關(guān)性研究 德國研究德國研究1 1（127,031例患者）中，甘精胰島素呈劑量依賴性地與癌癥風險增加相關(guān)，與人胰島素相比在每日劑量50U時，相對風險（RR）顯著增加至1.31（95可信區(qū)間 1.20-1.42）。日劑量更高時，與人胰島素相比相對風險進一步增加。 瑞典研究瑞典研究2 2（114,841例

11、患者）證實了上述研究的結(jié)論，甘精胰島素與其它胰島素相比乳腺癌的相對風險為1.99（95可信區(qū)間 1.31-3.03），但是對于其它類型的腫瘤沒有發(fā)現(xiàn)顯著聯(lián)系。 蘇格蘭研究蘇格蘭研究3 3（49,197例患者）顯示，在單獨應(yīng)用甘精胰島素的患者，甘精胰島素與其它胰島素相比所有癌癥的風險有輕微顯著增加，但是作者將這種小幅度增加歸因為人群的分配偏倚。 英國研究英國研究4 4（62,809例患者）沒有證實甘精胰島素與其它胰島素相比與癌癥風險增加相關(guān)，但是顯示了二甲雙胍在癌癥發(fā)生過程中的保護作用。1. Hemkens et al. Diabetologia. 2009;52(9):1732-44. 2.

12、Jonasson et al. Diabetologia. 2009;52(9):1745-54. 3. Colhoun et al. Diabetologia. 2009;52(9):1755-65. 4. Currie et al. Diabetologia. 2009;52(9):1766-77. 胰島素類似物的分子安全性Possible link between insulin Glargine and cancer prompts urgent call Possible link between insulin Glargine and cancer prompts urgent

13、call for more researchfor more researchThe European Association for the Study of Diabetes (EASD) has made an urgent call for more research into a possible link between use of insulin glargine (an insulin analogue) and increased risk of cancer, following evidence from studies in Germany, Sweden and S

14、cotland. The International Diabetes Federation understands the concern about the Diabetelogia study findings but urges the diabetes community to wait for the current scientific information to be released and calls for urgent further scientific studies to be undertaken in other countries. 緊急號召進一步的研究緊

15、急號召進一步的研究胰島素類似物的分子安全性促有絲分裂能力增強是否會促進促有絲分裂能力增強是否會促進細胞增殖，尤其是癌細胞增殖？細胞增殖，尤其是癌細胞增殖？胰島素類似物的分子安全性胰島素類似物刺激人乳腺上皮細胞系胰島素類似物刺激人乳腺上皮細胞系增殖的相關(guān)信號傳導(dǎo)通路分析增殖的相關(guān)信號傳導(dǎo)通路分析胰島素類似物的分子安全性 vs 人胰島素 vs 牛胰島素, p0.05優(yōu)泌樂牛胰島素短效人胰島素來得時諾和平諾和銳n=204.03.53.02.52.01.51.00.50對照 1.5nM增殖的倍數(shù)增殖的倍數(shù) ( (與對照組相比與對照組相比) )150nM 15nM Shukla et al. Endoc

16、rine-Related Cancer 2009;16:429411.5M在乳腺癌細胞系中在乳腺癌細胞系中甘精胰島素促增殖作用高于人胰島素甘精胰島素促增殖作用高于人胰島素 胰島素類似物的分子安全性p 0.05短效人胰島素短效人胰島素來得時來得時1.52.01.00.50對照對照1.5pM15pM150pMn=20增殖的倍數(shù)增殖的倍數(shù) ( (與對照組相比與對照組相比) )1型糖尿病患者和健康志愿者注射來得時型糖尿病患者和健康志愿者注射來得時1-11天，天，其血清游離胰島素水平為其血清游離胰島素水平為70-90pmol/L, 注射后峰值注射后峰值220pmol/L (Heise et al. 20

17、02, 2004, Gerich et al. 2006, Becker et al. 2008).Shukla et al. Endocrine-Related Cancer 2009;16:42941在乳腺癌細胞系中在乳腺癌細胞系中治療濃度的甘精胰島素促增殖作用高于人胰島素治療濃度的甘精胰島素促增殖作用高于人胰島素胰島素類似物的分子安全性此體外試驗顯示治療濃度的甘精胰島素促進此體外試驗顯示治療濃度的甘精胰島素促進癌細胞增殖癌細胞增殖在人體內(nèi)，治療濃度的甘精胰島素會怎樣？在人體內(nèi)，治療濃度的甘精胰島素會怎樣？胰島素類似物的分子安全性Perceptions vs RealityPercepti

18、ons vs RealityOptimal dosing of LevemirOptimal dosing of Levemir 24胰島素類似物與細胞增殖作用的最新研究胰島素類似物與細胞增殖作用的最新研究Mayer & Chantelau. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010, 1-6, Early Online胰島素類似物的分子安全性31例例1型糖尿病患者；型糖尿病患者； 應(yīng)用甘精胰島素應(yīng)用甘精胰島素, 地特地特胰島素或胰島素或NPH治療；治療；交叉試驗交叉試驗乳腺癌細胞系乳腺癌細胞系在含在含10%患者血清的患者血清的培養(yǎng)液中孵育培養(yǎng)

19、液中孵育72小時小時取患者血清樣本取患者血清樣本治療治療1周以上周以上Mayer & Chantelau. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010, 1-6, Early Online 研究方法研究方法胰島素類似物的分子安全性增殖能力的比例增殖能力的比例 ( (與對照相比增加倍數(shù)與對照相比增加倍數(shù), OD, 95% CI), OD, 95% CI)地特胰島素地特胰島素 vs. vs. NPH Mayer & Chantelau. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010, 1-6, Early

20、 Online增殖能力用細胞（在含有增殖能力用細胞（在含有10%患者血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)）的患者血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)）的OD（光密度）值作參考（光密度）值作參考260.70.80.91.01.11.21.3胎牛血清胎牛血清 vs. vs. NPH 甘精胰島素甘精胰島素 vs. vs. NPH 1.11 1.11 (1.051.18) (1.051.18) (p 0.005)(p 0.005) 0.99 0.99 (0.981.02) (0.981.02) (NS)(NS) 1.02 1.02 (0.911.13) (0.911.13) (NS)(NS) 應(yīng)用甘精胰島素患者的血清培養(yǎng)細胞應(yīng)用甘精胰島

21、素患者的血清培養(yǎng)細胞增殖作用明顯增強增殖作用明顯增強胰島素類似物的分子安全性是否甘精胰島素在體內(nèi)會被降解，是否甘精胰島素在體內(nèi)會被降解，而代謝產(chǎn)物的安全性與人胰島素相似？而代謝產(chǎn)物的安全性與人胰島素相似？胰島素類似物的分子安全性代謝代謝人胰島素人胰島素甘精胰島素甘精胰島素甘精胰島素甘精胰島素代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物 M1甘精胰島素甘精胰島素代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物 M2胰島素類似物的分子安全性 甘精胰島素促有絲分裂作用最新研究甘精胰島素促有絲分裂作用最新研究29Sommerfeld et al. PLoS One. 2010 Mar 4;5(3):e9540.胰島素類似物的分子安全性Data are mean

22、s SEM 30Sommerfeld et al. PLoS One. 2010 Mar 4;5(3):e9540.IGF-1IGF-1受體親和力受體親和力ICIC5050(nmol/L)(nmol/L)促有絲分裂能力促有絲分裂能力ECEC5050(nmol/L)(nmol/L)人胰島素人胰島素289 289 53.3 53.312.25 12.25 0.27 0.27甘精胰島素甘精胰島素63.2 63.2 19.9 19.91.61 1.61 0.26 0.26代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物M1M1649 649 31.9 31.916.25 16.25 2.35 2.35代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物M2M2427 427 20.6 20.617.90 17.90 6.50 6.50胰島素胰島素X10X10104 104 12.8 12.81.52 1.52 0.15 0.15IGF-1IGF-10.89 0.89 0.19 0.190.22 0.22 0.05 0.05結(jié)結(jié) 果果甘精胰島素與甘精胰島素與IGF-1受體的親和力比人胰島素增加受體的親和力比人胰島素增加4.6倍倍，促有絲分裂能力增加促有絲分裂能力增加7.6倍倍，促有絲分裂能力接近，促有絲分裂能力接近X10甘精胰島素兩個代謝產(chǎn)物甘精胰島素兩個代謝產(chǎn)物M1和和M2與與I