《多肽和蛋白质类药物的应用及发展前景》

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1、.多肽和蛋白质类药物的应用及发展前景【摘要】：生物技术被认为是21世纪最具主导地位的高新技术，生物技术药物基本都是多肽蛋白类药物，对肿瘤遗传性和非遗传性疾病有着特殊的疗效。随着科学与技术的不断发展以及人民对生活质量的要求在不断提高蛋白药物的制备必将发展成为21世纪我国最具吸引力的新技术产业之一。多肽类和蛋白质作为药物，具有生理活性强、免疫原性低、疗效高等诸多优点，随着生物技术的不断发展，其在人类疾病治疗中的地位也日趋重要，目前已成为国际药学界研究的热点之一。本文从多肽和蛋白类药物的认识，多肽和蛋白类药物开发的技术研究，多肽和蛋白类药物给药方法，以及对多肽和蛋白类药物的研究前景等方面，对多肽和蛋

2、白类药物的开发有了综合性的认识。【关键词】：蛋白类药物蛋白质多肽开发生物技术发展随着生物技术和基因工程的发展,越来越多的多肽和蛋白类药物用于临床治疗。近年来，蛋白类药物使用虽呈现上升趋势，但因制备工艺复杂、投递效率低、生物利用度差等诸多原因而受到限制，其中给药途径最为关键。随着生物物理学、生物化学以及材料学在药学中的应用，诸如脂质体、微球、微囊以及纳米囊等技术的出现为解决上述问题提供了新的思路，其中微球以制备工艺简便、生物利用度高、靶向性强等优点而备受关注。迄今为止，蛋白类药物由于诸多原因未能得到广泛应用，主要原因之一是较低的生物利用度问题难以解决。而可生物降解微球在药物投递过程中可有效改善上

3、述问题，它特有的载药方式能够明显减少蛋白类药物被机体复杂生理环境以及酶类物质的破坏，另外缓释及靶向特性对发挥其生物学效应也会起到十分重要的作用。目前，其优势主要在疫苗和少数几个蛋白药物上得到验证和肯定。想要在蛋白类药物的开发上有更新的进展，必须对它的开发有一个全面的了解。一、多肽和蛋白类药物的基本认识1多肽和蛋白类药物的概念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-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。2多肽和蛋白类药物的分类生物技术药物即通过生物技术获

4、得的药物，主要包括：重组细胞因子药物、重组激素类药物、重组溶栓药物、基因工程药物等等，都是多肽蛋白类药物，对肿瘤遗传性和非遗传性疾病有着特殊的疗效。多肽和蛋白质类药物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。3多肽和蛋白质类药物特点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。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

5、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。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目前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。研发过程目标明确,针对性强借助生命科学领域取得的大量研究成果,包括对各类疾病发病机理的揭示,对体内各种酶、辅酶、生长代谢调节因子的深入认识,可以针对性开展多肽和蛋白质类

6、药物的研发。二、多肽类和蛋白类药物的开发技术1蛋白药物的分离纯化一般地讲，目前常用的从提取液或发酵液中分离纯化蛋白药物的方法大致有超滤、离心、沉降、萃取、电泳、膜分离、色谱分离等，其中色谱分离技术是关键的一步，决定了最终产物的纯度。色谱有多种，按固定相类型和分离原理可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、亲和色谱、大孔吸附树脂、凝胶色谱、聚焦色谱等。最常用的是吸附色谱分离，色谱分离时由于使用的方法不同又可以分为凝胶过滤层析、体积排阻层析、羟基磷灰石层析、离子交换层析、疏水作用层析、反相作用层析以及亲和层析等。2蛋白类药物开发方法传统的开发技术：薄膜法、反相蒸发法、钙融合法、表面活性剂处理法及挤

7、出器法等。缺点：脂质体包封率低。工艺自身的缺陷。残留的有机溶剂或表面活性剂都会导致蛋白质药物的生物活性降低。很难实现产业化。新方法如下：主动载药法(pH梯度法)一般脂溶性药物能分布在脂质双分子层中。脂质体对这些药物的包封率和载药量一般都较高。而水溶性药物和双层膜作用较小,按一般方法只能少量包裹在脂质体的内水相中,这类药物制成脂质体,包封率往往达不到要求,运用主动载药的方法能较好地解决亲水性药物的载药问题。主动载药是利用一些两亲性的弱酸、弱碱能够以电中性的形式跨越脂质双层,但其电离形式却不能跨越脂质双层的原理来实现的。冰冻熔融法实验操作首先制备未包封药物的小单室脂质体,在冻干前将待包封的药物加入

8、,在快速冷冻过程中,由于冰晶的形成,使形成的脂质体膜破裂,形成冰晶的片层与破碎的膜同时存在。此状态不稳定,在缓慢融化过程中,暴露出的脂膜互相融合重新形成脂质体。应用该方法制备多肽、蛋白类药物脂质体,操作简便、反应条件较温和,有较大规模工业化生产的前景。缺点是反复冻融会造成多肽、蛋白类药物不同程度的结构改变和活性丧生,影响药效。CO2超临界法将一定量的卵磷脂溶解于乙醇中配得卵磷脂乙醇溶液，移取一定量的小分子肝素溶液加入高压釜中,然后移取定量的卵磷脂乙醇溶液到高压釜中,密闭高压釜。将高压釜放入恒温水浴中,通入CO2使压力达到20MPa(CO2超临界态),在32K孵化30min制备脂质体和包封药物,

9、然后释放CO2,在高压釜内获得脂质体溶液，获得较好的包封效果。传统脂质体制备方法,制备过程均会不同程度的引入有机溶剂,并且伴有加热,超声等剧烈过程,这些过程都可能对多肽和蛋白类药物的稳定性及活性造成影响,临界二氧化碳是一种无毒、惰性、不燃、价廉易得而又对环境友好的反应介质,二氧化碳可循环使用,因此可减少污染,节约资源。绿色环保.前体脂质体法先制得加药或空白脂质体悬液加入适当的冻干支持剂,然后冷冻干燥,即制得相应前体脂质体,前体脂质体为干燥、具有良好流动性能的颗粒状产品,加水水合后即可分散或溶解成等张的多层脂质体混悬液。其他方法其它新型的脂质体制备方法主要有:glass2filter法、可控自组

10、装法、粉末床研磨法等,都能不同程度地改善有机溶剂对药物活性的影响。三、多肽和蛋白质类药物研发技术与方向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

11、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。5生物技术制备多肽和蛋白质药物采用生物技术制备多肽药物，是研发新型多肽和蛋白质类药物的重要方法.生物技术与化学合成方法相结合,优势互补,将可更好提高研发效益。四、发展多肽和蛋白质类药物传输系统的关键问题1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l100nm之间，不能透过

12、半透膜。2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：一是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。二是设计正确的处方如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。3蛋白质药物的吸收特征蛋白质药物半衰期短、清除率高、分子量大透股能力差、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

13、生物利用度低于3。提高蛋白质药物吸收的方法一般有化学修饰或制备成前体药物，使用酶抑制剂，吸收促进剂，选择适宜剂型保护等。由于蛋白药物易失活、易在体内降解等特点，如何使蛋白药物安全到达人体内靶细胞，如何减少由于频繁注射蛋白药物而给患者引起的许多不便是对蛋白药物制剂的新的挑战。五、各国进口药中我国尚未生产的多肽和蛋白类品种阿拉伯肽原料溴阴亭（溴麦角环肽）片剂高血糖素针剂保尔佳（多肽、糖、氨基酸）片剂肺炎杆菌提取的糖蛋白胶囊精氨酸加压素注射剂促卵泡生成素针剂（瑞士）促黄体释放激素气雾剂天门冬酰苯丙氨酸甲酯针剂、片剂尿促卵泡素针剂康络素针剂原卟啉钠片剂卵磷脂络合碘片剂蛋白、脂、糖、维生素、K、Na、C

14、a注射剂（肠内营养）氨基酸、葡萄糖、钙等注射剂（肠内营养）六、多肽类和蛋白类药物的研究前景及展望1、多肽和蛋白质类药物传输系统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，目前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。2、产品及市场的国际发展趋势优势受到高度关注,中小型企业积极介入。研发多肽蛋白

15、质类药物周期短,成本低,风险小及效率高的优势受到高度关注，亦不乏中小型企业积极介入,研发成功的实例。研发一个新型化学药物的耗时周期平均为7-10年，需筛选5,000-10,000化合物及类似物,并耗费巨额资金,承担巨大风险。与化学药物相比，由于多肽蛋白质的结构与功能特点,使研发目标明确,产生毒性及免疫源性的机率降低，发现并确定新药序列的周期可缩短到数月至2年,并大大降低投资风险。达托霉素(Daptomycin)是含有13个氨基酸的环状多肽。国际超大型医药企业Lilly于80年代对达托霉素开展研发但最终放弃。90年代末期,名不见经传的小型企业Cubist以所掌握的特殊技术为支撑，对达托霉素展开研

16、发，最终于03年9月成功通过美国食品与药品管理局(FDA)认证并投放市场。达托霉素治疗严重皮肤及软组织感染效果显著，Cubist除获得巨大经济效益外，也因其以小型企业挑战实力强劲的超大型企业并取得成功而从默默无闻变得引人注目。市场占有率及销售额增长迅速。多肽蛋白质类新型药物层出不穷，品种繁多，在新药中所占比例不断增大,市场占有率及销售额增长迅速，众多候选新药正在加紧研制。自95年以来，约1/3通过认证的新药与多肽蛋白质相关，04年全球有40多个与多肽蛋白质相关的新药投放市场；270个多肽蛋白质类药物正在进行临床试验400个在开展临床前期研究；2003-2010年期间，全世界多肽蛋白质类新药的增

17、长率将达10.5%；许多多肽蛋白质类新药治疗艾滋病，癌症，肝炎，糖尿病，慢性疼痛效果显著。辉瑞全球研发中心资料显示，03年上市的27种新药中，有9种为多肽蛋白质类药物，所占比例为33%。另有1种以氨基酸为原料合成，故与多肽蛋白质相关新药达37%。高新技术及新型试剂所创效益倍受关注。高新技术、高效新型试剂等相关产业研发活跃，应用前景及所创效益倍受关注。科研成果付诸实用速度快、效益高。比如:化学联结(ChemicalLigation)以短肽片段制备蛋白质；高效偶联试剂(CouplingReagents)简化操作，提高收率；精确结构多聚物(FPSP)用作研发新药的高效工具。化学合成多肽蛋白质研究样品

18、具有广阔市场。化学合成众多多肽蛋白质研究样品以满足研究机构的不同需要，对于设计研究课题，跟踪生物体内生理生化过程，验证取得的研究结果，推动生命科学领域的更快发展起着举足轻重的作用,它即是高技术产业，也具有广阔的市场前景。3、国内多肽蛋白质类药物的研发现状、条件、潜在优势及机遇优势正受到重视。多肽蛋白质类药物的优势正受到国内的关注和重视。04年6月中科院生物物理研究所成立了蛋白质与多肽药物实验室，是国内首家在生物大分子层面从事多肽药物研究的机构。国家投资的生化工程技术研究中心于96年成立99年验收，下属北京，上海，南京及深圳四个分中心，各自以生物技术开展研发工作。其中,深圳中心目前正利用生物技术

19、开展心钠肽(含28个氨基酸,国家863项目),胸腺素-1(含28个氨基酸),促伤口愈合多肽等药物的研发。民营企业工作开展活跃,效益显著。北京，上海，天津，深圳，重庆，杭州，厦门，武汉，长沙，成都，海口，珠海等较发达的大中城市都创建了一家或数家多肽化学合成民营企业，主要开展多肽样品的化学合成及相关产业的营销并面向国际市场。在当地政府的支持下，均取得了较好业绩。其中天津扶素公司研制的抗艾滋病毒多肽药物西夫韦韦令人瞩目。深圳翰宇药业于99年创办,至今已研发了生长抑素(Samatostatin,含14个氨基酸),鲑降钙素(Salcatonin,含32个氨基酸),盐酸高血糖素(Hydro

20、chlonicGlucagon，含29个氨基酸)，缩宫素(Oxytocin，含9个氨基酸)等多肽药物，有的已做成制剂投放市场，是目前多肽化学合成力量较强的民营企业。相关产业欣欣向荣,产品质量及档次仍待提高。各大中城市的多肽化学合成民营企业，都同时参与营销保护氨基酸，多肽合成偶联试剂并面向国际市场。还有众多企业生产经营着与多肽化学合成相关的产品,包括氨基酸，保护氨基酸,相关试剂及溶剂。国产氨基酸及保护氨基酸已占有超过50%的国际市场，但产品质量较差，档次较低，主要依靠价格进行竞争，尚无规模较大的企业，质量可靠的品牌，也缺乏新型特色产品打入国际市场。化学合成力量较弱。中科院生物物理研究所蛋白质与多

21、肽药物实验室,工作重点定位在以生物技术研发多肽蛋白质,尚未将化学合成工作列入计划。国内科研机构及大学,均较少涉及多肽蛋白质化学合成领域的研发工作。国内高校尚无多肽蛋白质化学合成专业，在此领域开展研究的学者及研究生与国际发展趋势相比数量极少。国内多肽蛋白质药物领域研发现状。国内不少研究机构与企业都在利用生物技术研发具生物活性的多肽蛋白质，某些企业采用生物方法成功研发过一些多肽蛋白质药物并转让给大型药物生产企业,但研发力量分散，尚未形成强有力的技术优势及研发特色,且开展的工作及研发的产品缺乏连续性。尚无专门的研究机构或企业采用化学合成方法研发生物活性多肽蛋白质，相关部门，机构及企业对此领域的重要性

22、认识有限，投入极少。中国开展多肽蛋白质类药物研发的条件与优势。中国是人口大国，对种类多，疗效好的多肽蛋白质药物的需求具有稳定而可观的市场需求。中国已有一些效益良好，规模较大的医药生产企业，有实力也有条件在新兴领域有所作为。若及时涉足多肽蛋白质化学合成领域，可增加特色产品，提高竞争力，增强发展后劲。中国的不少医药科研机构及高校拥有先进的分析测试仪器，在药理研究，药物筛选，药效评价，生物技术,天然产物以及海洋生物研究等方面均有较好基础，已具备推动多肽蛋白质药物研发的重要条件。中国是粮食生产大省，各种农副产品资源丰富；中国的化工产业基础扎实。多肽蛋白质药物产业的发展也将有效促进及带动以上述资源为基础

23、的相关产业，包括氨基酸及其衍生物，化工试剂及溶剂产业的发展。中国开展多肽蛋白质及相关产业研发的机遇。中国在多肽蛋白质研发领域总体上仍在较低水平上徘徊，知名企业，客户信赖的品牌尚未形成，这为相关机构及企业一开始即从较高层次介入，有计划，有针对性地研发产品，创立品牌提供了难得的机遇。中国具备以各种农副产品为原料，研发生产各种氨基酸的雄厚实力,所生产的氨基酸，保护氨基酸及其衍生物已占有较大的国际市场份额。但仍以普通产品为主，质量，服务等方面常难以令客户满意。若辅以高新技术制备质量可靠，附加值更高的新型氨基酸衍生物推向国际市场，将可创立品牌，并在国际市场上站稳脚跟。随着多肽蛋白质化学合成产业的发展，中

24、国的化工企业，亦可介入相关产业的研发，在特殊化学试剂及溶剂等领域有所作为并参与国际竞争,有效提升企业产品的科技含量及经济效益。4、多肽蛋白质药物及相关产业发展策略高起点切入,针对性研发。充分利用各种高新技术特别是有机合成技术及新型高效试剂，针对性开展在中国具有较大市场需求的多肽蛋白质类药物研发，如治疗癌症、高血压、肝炎、糖尿病、骨质疏松、艾滋等疾病的新型药物。现有药物修饰改造与创新研发相结合。对市场前景看好，疗效显著的多肽蛋白质药物进行修饰改造或改进制备方法以提高质量，收率及效益，是研发此类药物的有效途径。同时也要对创新药物的研发给予足够重视，以保持企业的创新能力。针对天然产物及海洋生物中的活

25、性多肽开展研究。充分利用中国在天然产物及海洋生物研究领域打下的良好基础，结合有效的化学合成技术，针对天然产物及海洋生物中活性多肽开展研究，是研发创新多肽药物的重要途径。短长并重,形成企业特色,提高竞争实力。短期效益与长期持速发展并重。企业在决策产品研发时，必须注重效益。但策略上应短期，眼前效益与长期持速发展并重，以保证新型产品不断推出，研发后劲持续增强。同时形成企业特色，提高竞争实力。质量，种类，品牌，技术，效益并进。除多肽蛋白质类药物制剂外，多肽蛋白质类原料药具有极大的市场前景。研发高效化学合成方法制备各种质量可靠的原料药，可创建企业品牌，获取专有技术，取得可观效益。总之多肽和蛋白药物种类繁

26、多，对于人类的保健以及疾病的治疗有也给新世纪着非常重要的意义的产业的发展带来了无限生机相信通过许多生物学家、化学家材料学家、医学家、药学家等的共同努力，将会有更多的蛋白药物面世，为人类的生存和发展提供更多更好的保证。多肽蛋白类药物的临床研究仅有20年的历史将成为未来疾病治疗的有力有段，蛋白药物的制备必将发展成为21世纪我国最具吸引力的新技术产业之一，但是后面的路还很长，要取得突破性的进展，首先要加强基础研究，应更加自由全方位的探索，在前人研究的基础上开拓创新，开辟新天地。参考文献1张政朴，陈新福.蛋白药物的制备及展望.产业透视，2004年第12期.2陆彬.脂质体作为多肽、蛋白类药物载体应用研究

27、的进展（上）.中国药师，2010年第13卷第4期.3陆彬.脂质体作为多肽、蛋白类药物载体应用研究的进展（下）.中国药师.2010年第13卷第4期.4张宏波，项琪，赵文等.多肽、蛋白类药物脂质体研究进展.中国生物工程杂志，2007,27（6）：101106.5于亚云.蛋白类药物冷冻干燥技术的研究进展.武警医学院学报,第19卷第1期.6孙晓东.蛋白多肽类药物给药途径及剂型的研究进展.中外医疗.7汤玥，陈西敬.新型肺部给药系统吸入粉雾剂.药学学报,2009,44(6):571-574.8黄健，高春生，梅兴国.多肽和蛋白类药物口服给药的可行性探讨.InternationalJournalofPharmaceuticalResearch2007August;34(4).9陆丽芳.多肽及蛋白类药物微球的研究进展.中国医药工业杂志.2004，35(2).10吴梧桐.生物制药工艺学.中国医药科技出版社.第二版11.14