生化藥物和基因工程藥物分析概念

1、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 生物藥物（biopharmaceutics或biopharmaceuticals）是利用生物體、生物組織或器官等成分，綜合運用生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科的原理與方法制得的天然生物活性物質(zhì)以及人工合成或半合成的天然物質(zhì)類似物。 生物藥物主要包括生化藥物（biochemical drugs）、生物技術(shù)藥物（bio-technology drugs)和生物制品（biological products)等。,生化藥物是從動物、植物及微生物等生物體分離純化制得的生化基本物質(zhì)，以及用化學(xué)合成、微生物合成或現(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

2、及大分子的結(jié)構(gòu)修飾物等，如氨基酸、多膚、蛋白質(zhì)、酶、多糖、脂質(zhì)、核昔酸類等。,生物技術(shù)是利用生物體或其組成部分發(fā)展產(chǎn)品的技術(shù)體系，用現(xiàn)代生物技術(shù)研制的藥物稱為生物技術(shù)藥物（或生物工程藥物）。,基因工程藥物（Genetic engineering drugs）：系指先確定對某種疾病具有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后將控制該蛋白合成過程的基因分離、純化或進(jìn)行人工合成，利用重組DNA技術(shù)加以改造，最后將該基因放入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中不斷繁殖，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)的新型藥物稱為基因工程藥物。,生物制品是應(yīng)用普通的或以基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工

3、程等生物技術(shù)獲得的微生物、細(xì)胞及各種動物和人源的組織和體液等生物材料制備，用于人類疾病預(yù)防、治療和診斷的藥品。,一生化藥物和基因工程藥物的定義 1.生化藥物 2.基因工程藥物,二、生化藥物和基因工程藥物的種類（一）生化藥物的種類1.氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)類藥物：單氨基酸、氨基酸衍生物和復(fù)合氨基酸類，消化道多肽、下丘腦多肽、腦多肽、激肽等；動、植物蛋白。2.酶類與輔酶類藥物：蛋白水解酶類、凝血酶及抗栓酶，輔酶Q10等。,3.多糖類藥物:肝素、硫酸軟骨素A和C;靈芝多糖、人參多糖、海藻多糖、多糖等類肝素。,4.脂質(zhì)類藥物:多價不飽和脂肪酸（PUFA）、磷脂類、固醇類類等。5.核酸及其降解物和衍生物類

4、藥物:RNA、DNA、多聚胞昔酸、琉基聚胞昔酸、ATP和cAMP等。,（二）基因工程藥物的種類 基因工程DNA重組藥物主要成分為多膚或蛋白質(zhì)類，大致可分為以下三大類： 1.激素類及神經(jīng)遞質(zhì)類藥物：人生長激素釋放抑制因子（human somatotin )，人胰島素（human insulin)，人生長激素（human growth hormone）,2.細(xì)胞因子類藥物：人干擾素（human interferons），人白細(xì)胞介素（human interleukina)，集落刺激因子（colony-stimulating factors，CSF)，促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，E

5、PO）,3.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、生長因子、內(nèi)啡肽、反義藥物、人生長激素、促紅細(xì)胞生成素、腫瘤壞死因子等。,三、生化藥物和基因工程藥物的特點 1.基因工程藥物具有細(xì)胞和組織特異性，形成受體一配體復(fù)合物；多數(shù)細(xì)胞因子具有多功能性，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，臨床使用有時需要幾種生長因子配合使用；具有低免疫活性。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)，極微量產(chǎn)生顯著的效應(yīng)。,2.分子量大 大部分為蛋白質(zhì)、多膚、多糖、核酸類等大分子的化合物，有的化學(xué)結(jié)構(gòu)不確定，分析時需進(jìn)行純度檢查和分子量的測定。對大分子的藥物而言，即使組分

6、相同，由于分子量不同而產(chǎn)生不同的生理活性。3.結(jié)構(gòu)確證難 4.全過程的質(zhì)量控制 原材料、生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的質(zhì)量控制。,5.生物活性檢查 生物檢定法6.安全性檢查 例如熱原檢查、過敏試驗、異常毒性試驗、致突變試驗和生殖毒性試驗等。7.效價（含量）測定 通過理化分析進(jìn)行含量測定，但酶類需進(jìn)行效價測定或酶活力測定，以表明其有效成分的生物活性。,8.生化藥物和基因工程藥物生物活性質(zhì)量控制特點。 生化藥物和甚因工程藥物生物活性質(zhì)量控制對比,第二節(jié)質(zhì)量檢驗的基本程序與方法一、鑒別試驗（一）理化鑒別法 1.化學(xué)鑒別法 利用藥物與某些試劑在一定條件下的呈色反應(yīng)、沉淀反應(yīng)等，生成具有顏色的產(chǎn)物或沉淀進(jìn)行鑒別。,2

7、.紫外分光光度法 利用藥物中的共扼系統(tǒng)在紫外區(qū)有特征吸收用于鑒別。蛋白或多肽分子的最大吸收波長是固定的。,3.高效液相色譜法 利用對照品溶液和供試品溶液色譜圖的保留時間和肽圖譜的一致性進(jìn)行鑒別。凡有紫外吸收的物質(zhì)均能在圖譜上顯示出來，一般要求純度要達(dá)95%以上。肽圖分析、氨基酸成分和序列分析合并研究，可作為蛋白質(zhì)等天然產(chǎn)品精密比較的手段。,（二）生化鑒別法 酶法 、電泳法、樣品脫鹽后用等電點聚焦法測定（三）生物鑒別法 利用生物體進(jìn)行試驗來鑒別藥物，家兔驚厥試驗,二、雜質(zhì)檢查（一）一般雜質(zhì)檢查（二）特殊雜質(zhì)檢查 1.原料藥的純度分析 多糖類，酶類藥物純度分析 2.生產(chǎn)過程中雜質(zhì)的檢查 基因工程藥

8、物的生產(chǎn)過程更為復(fù)雜，質(zhì)量須全面控制。,三、安全性檢查（一）熱原檢查法和細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法（二）異常毒性試驗 異常毒性試驗是用一定劑量的藥物按指定的操作方法和給藥途徑給予規(guī)定體重的某種試驗動物，觀察其急性毒性反應(yīng)。反應(yīng)的判斷以試驗動物死亡與否為終點。 是限度試驗,（三）過敏試驗 過敏試驗是檢查異性蛋白的試驗。（四）降壓物質(zhì)試驗 降壓物質(zhì)試驗是指某些藥物中含有的能導(dǎo)致血壓降低的雜質(zhì)，包括組胺、類組胺或其它導(dǎo)致血壓降低的物質(zhì)。中國藥典采用貓（或狗）血壓法檢查藥物中所含有的降壓物質(zhì)。,（五）無菌試驗 無菌試驗是檢查藥品及敷料是否染有活菌的一種方法。,（六）基因工程藥物中可能雜質(zhì)與污染物檢查 基因工程藥

9、物中可能的雜質(zhì)有殘留DNA、宿主細(xì)胞蛋白質(zhì)、內(nèi)毒素、蛋白質(zhì)突變體和蛋白質(zhì)裂解物等。主要污染物有微生物、熱原和病毒等。主要檢查項目有外源性DNA、宿主細(xì)胞蛋白質(zhì)、其它有關(guān)雜質(zhì)和細(xì)菌內(nèi)毒素檢查。（七）致突變試驗（八）生殖毒性試驗,四、含量（效價）測定 生化藥物和基因工程藥物的含量表示方法通常有兩種，一種用百分含量表示，適用于結(jié)構(gòu)明確的小分子藥物或經(jīng)水解后變成小分子的藥物。另一種用生物效價或酶活力單位表示，適用于酶類和蛋白質(zhì)類等藥物的測定。（一）含量測定：HPLC法、十二烷基硫酸鈉一聚丙烯酞胺凝膠電泳法（SDS-PAGE法）,（二）效價測定 效價測定均采用國際或國家參考品，或經(jīng)過國家檢定機構(gòu)認(rèn)可的參

10、考品，以體內(nèi)或體外法（細(xì)胞法）測定其生物學(xué)活性，并標(biāo)明其活性單位。一般用免疫學(xué)方法測定的效價不能代替生物學(xué)效價，只能作為中間品的質(zhì)量控制。在測定效價的同時，應(yīng)測定蛋白質(zhì)含量，計算出特異比活性，活性以單位數(shù)毫克蛋白（IU/mg）表示。,第三節(jié)常用定量分析方法及其應(yīng)用一、理化分析法 包括化學(xué)分析法（重量法、滴定分析法）、電化學(xué)分析法、光譜分析法（比色法、紫外分光光度法、熒光分光光度法）和色譜法（高效液相色譜法、灌注色譜法和高效毛細(xì)管電泳法）等。,（一）化學(xué)分析法 1.重量法根據(jù)樣品中分離出的單質(zhì)或化合物的重量測定所含成分的含量。根據(jù)被測組分分離方法的不同，可分為提取法、揮發(fā)法和沉淀法等。 2.滴定

11、分析法（二）電化學(xué)分析法（三）光譜分析法 比色法、紫外分光光度法、熒光分光光度法,（四）色譜分析法 1.高效液相色譜法（HPLC）具有在分離過程中不破壞樣品的特點，特別適合于對高沸點、大分子、強極性和熱穩(wěn)定性差的生化藥物的分析。 （1）反相高效液相色譜法（RP-HPLC）固定相：C8、C18烷基硅烷鍵合相流動相：甲醇、水或乙腈，紫外、熒光檢測器。,(2)高效離子交換色譜法（HPIEC )具有以下特點： 1)根據(jù)相應(yīng)的離子化程度對蛋白質(zhì)、多肽進(jìn)行分離 2)鹽濃度梯度洗脫法 3)柱效中等并具有較高質(zhì)量的活性回收,（3）高效凝膠過濾色譜法（HPGFC） HPGFC可用于多肽和蛋白質(zhì)等生物藥物的分離及

12、其分子量的測定。,HPGFC具有如下特點： 1)活性蛋白質(zhì)可以回收 2)在固定比例的水溶液中進(jìn)行的分離 3)是根據(jù)蛋白質(zhì)或多肽在溶液中相應(yīng)的有效粒徑而進(jìn)行的分離。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)具有相同形狀（如球狀或纖維狀）時，通?？梢愿鶕?jù)分子量來預(yù)示組分的洗脫順序，故可用來測定蛋白類藥物的分子量。,2.灌注色譜法 1.基本理論 2.灌注色譜法主要用于基因工程藥物和其它大分子藥物的分離純化和分析。3.高效毛細(xì)管電泳法（HPCE） 毛細(xì)管電泳法是根據(jù)帶電組分在管中由于其所帶電荷和分子量的大小，即荷質(zhì)比不同產(chǎn)生不同的遷移速度而進(jìn)行分離。,二、酶法 酶法包括兩種類型：“酶活力測定法”；“酶分析法”。二者檢測的對象雖有所不同

13、，但原理和方法都是以酶能專一而高效地催化案些化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過對酶反應(yīng)速度的測定或生成物等濃度的測定而檢測相應(yīng)物質(zhì)的含量。,（一）酶活力測定法 1.基本概念 所謂酶活力是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活力測定實質(zhì)上是測定一個被酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速度。酶反應(yīng)速度可以用單位時間反應(yīng)底物的減少或產(chǎn)物的增加來表示，酶反應(yīng)速度越快所表示的酶活力越高。,國際理論化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會（IUPAC）和國際生物化學(xué)協(xié)會（IBU）推薦的 酶單位定義：任何一種酶，系指在25以最適當(dāng)?shù)牡孜餄舛?、最適當(dāng)?shù)木彌_液離子強度以及最適當(dāng)?shù)膒H等條件下，每分鐘能轉(zhuǎn)化一微摩爾底物的酶量定為一個活性單位（國際單位，IU）。,酶活力測

14、定可采用物理法、化學(xué)法或酶分析法等。常用的方法有終點法、動力學(xué)法或反應(yīng)速率法。,2.酶促反應(yīng)的條件及影響因素 選擇反應(yīng)條件的基本要求是所有待測定的酶分子都應(yīng)該正常地發(fā)揮其作用。確定反應(yīng)條件時應(yīng)考慮底物濃度、pH、溫度、輔助因子、空白和對照試驗等因素，使其都處于最適于酶發(fā)揮催化作用的水平。,3.測定方法 測定方法有取樣測定和連續(xù)測定法。 檢測方法：常用的有紫外一可見分光光度法和熒光分光光度法、旋光度法、酶偶聯(lián)測定法。,（二）酶分析法 分析對象是酶的底物、輔酶活化劑、酶的抑制劑。 1.動力學(xué)分析法 2.總變量分析法本法又稱為平衡法或終點法。 僅適用于底物的測定。,三、電泳法 （一）電泳法的基本原理和分類在電解質(zhì)溶液中，帶電粒子或離子在電場作用下于以不同的速度向其所帶電荷相反方向遷移的現(xiàn)象叫電泳。電泳分離是基于溶質(zhì)在電場中的遷移速度不同而進(jìn)行的分析方法幾，根據(jù)電泳的分離特點，電泳法可分為三大類：自由界面電泳、區(qū)帶電泳、高效毛細(xì)管電泳（HPCE)。,（二）常用電泳法的類型及其應(yīng)用