复旦《药剂学Ⅱ》课件7生物技术药物制剂

生物技术药物制剂BiotechnicalPharmaceutics内容2•概述•蛋白质多肽类药物注射剂的设计•蛋白质多肽类药物新型的注射给药系统•蛋白质多肽类的非注射剂型•基因递送系统概述3•生物技术（biotechnology）–应用生物体或其组成部分，在最适条件下，生产有价值的产物或进行有益过程的技术–包括•基因工程•细胞工程•酶工程•发酵工程•生化工程•蛋白质工程•抗体工程•生物技术药物(Biotechdrugs)–采用现代生物技术人为的创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需药品，一般来说指用DNA重组技术或其他生物技术研制的蛋白质和核酸类药物。–包括•重组蛋白质药物•重组DNA药物•疫苗4•生物技术药物的发展–1982，重组人胰岛素上市–1998,65个生物药物上市2600个进入临床前700多个进行临床评价200多种进入Ⅲ期临床–学科的融合加速56单克隆抗体的销售•生物技术药物的特点–药理学：活性强，剂量小，毒副作用小–生产和制备：稳定性差，空间构象易变–检验特性：理化检验和生物活性检验7•蛋白质药物的结构特点–蛋白质（朊）•一级结构–氨基酸的组成和排列顺序•二级结构–α螺旋–β折叠•三级结构–螺旋和折叠肽链的空间排列•四级结构–2个以上亚基通过非共价键结合的空间排列方式–肽：10个以上氨基酸的为多肽8–蛋白质的理化性质•一般性质–分子量大–在水中易形成亲水胶体，不易透过半透膜–旋光性（一般为右旋）–紫外吸收（230nm）–蛋白质的两性本质与电学性质：等电点PheTyr9Try–不稳定性•化学不稳定–蛋白质水解»酸、碱、蛋白酶–氧化»甲硫氨酸、半胱氨酸–外消旋作用»碱水解»温度、pH、离子强度、金属离子»使氨基酸成为非代谢形式–二硫鍵的断裂和交换»二硫鍵稳定蛋白质构象»硫醇类催化H-S-R’R-S-S-RR-S-S-R’+H-S-R10•物理不稳定性–变性：天然分子球状折叠的改变，如三级结构，通常是二级结构的破坏»可逆变性»不可逆变性–表面吸附»蛋白质容易粘附在粗的表面»表面吸附可导致构象变化–聚集»在水溶液中自缔合»二聚体、三聚体、六聚体»变性剂可导致蛋白质聚集–沉淀»宏观量的聚集»与变性共轭发生11•蛋白质药物的评价方法–液相色谱法•RP-HPLC•IEC•SEC–光谱法•UV•圆二色谱（CD）•IR–电泳–生物活性测定与免疫测定12•蛋白与多肽类药物生物学特点–多为内源性物质–药理活性强–副作用较少、很少有过敏反应–口服吸收差–半衰期短、需长期给药13蛋白质类药物制剂的处方与工艺一般剂型溶液型注射剂冻干粉注射剂14稳定化方法151.液体剂型中蛋白质类药物的稳定化–改造结构–加入适宜辅料•缓冲液•表面活性剂（非离子型）•糖和多元醇•盐类•聚乙二醇类–低温保护剂和沉淀结晶剂•大分子化合物•组氨酸、甘氨酸、谷氨酸和赖氨酸的盐酸盐•金属离子2.固体状态蛋白质药物的稳定性与工艺16–冷冻干燥蛋白质药物制剂•适宜的辅料•冻干的工艺参数–温度–时间•冷冻干燥过程中可能引起药物失活–从液态到固态的相变过程中，包在蛋白质周围的水分子被除去而失活–高浓度的盐和缓冲组分的结晶或缓冲液pKa对温度敏感而导致pH变化、浓缩时蛋白质有限的溶解度等均能导致蛋白质药物失活–喷雾干燥蛋白质药物制剂•加入稳定剂–蔗糖能提高血红蛋白的稳定性•控制喷雾过程中的工艺参数17蛋白质药物在高分子材料中的不稳定18•蛋白质药物稳定的一般性规律–不稳定通常发生在制备、储存和释放过程中•体内释放–生理温度下的湿环境–聚合物降解形成的微酸环境•药物包封过程中的不稳定•储存或干燥过程中，双糖（蔗糖）或多价离子（锌离子）的存在有利于蛋白质稳定–蛋白质不稳定的机理有•蛋白分子的伸展•水溶性或水不溶性聚集•水解•脱氨和氧化–加入稳定剂后可显著提高其稳定性–聚合物中蛋白质释放过程中稳定性的影响因素19•含水量•微环境pH值•聚合物表面吸附•由湿度引起的不稳定性•由酸诱导的蛋白不稳定•使稳定性研究简化的途径和方法–模型蛋白的选用•适当的模型蛋白可以说明不稳定性机制•如核糖核酸酶–聚合物中蛋白质结构的模拟和修饰–选用不同的聚合物骨架20蛋白质多肽类药物新型注射给药系统21•注射微球–特点•缓释•延长体内作用时间（1-3月），减少给药次数•突释问题较严重–材料•PLGA、PLA–方法•复乳-液中干燥法•相分离法•喷雾干燥法•熔融挤出法•低温喷雾冻干法•已开发的部分蛋白类药物缓释微球22药物t1/2（min）骨架材料缓释时间商品名开发厂家曲普瑞林30PLGA1MDecapeptylIpsen/Fering亮丙瑞林16PLGA1MProstapSRAbbott/武田亮丙瑞林16PLA3M武田布舍瑞林80PLGA1MHoechst高舍瑞林PLGA1MZoladexICI那法瑞林144PLGASyntex/SouthResInstEPOPLGA14d研究中rhGHPLGA30drhIFN-ɤPLGA7dIL-αPLGA7d•疫苗的微球注射剂–疫苗需多次接种–相隔时间长–辍种率高–类型•突释+缓释•脉冲释药23•植入剂–注射型植入剂•PLGA的条状植入剂•原位凝胶（in-situgel）–非注射型植入剂•胶囊型植入剂•骨架材料制成的特殊形状植入剂24•输注泵给药系统–特点•长期、精确给药•电脑控制，程序式的释药•模拟正常胰腺分泌胰岛素模式•可实现基础输注剂量和餐前输注剂量–类型•Minimed公司508型•Disetronic公司V100型•Zyklomat轻便注射器•Alzet渗透泵•Lutrepulse机械泵25•环境敏感型给药系统–物理敏感型•温敏•磁敏–酶敏感型26•PEG化多肽、蛋白类注射给药–改善药物在体内的药物动力学特征–增加药物在体内的作用时间–增加药物的溶解度和稳定性–降低或消除免疫原性和毒副作用–增加药物的治疗指数27•其他注射给药系统–脂质体–纳米粒–乳剂28蛋白多肽类药物非注射给药系统•黏膜给药系统–鼻腔给药系统•优势–鼻腔内丰富的毛细血管和毛细淋巴管–鼻腔中大量的纤毛–相对较高的通透性–相对较低的酶活性–避开首过效应–易到达给药部位（与肺吸入相比）•缺点–局部刺激性–对纤毛的妨碍和伤害–大分子药物吸收较少且不规则29•提高鼻腔给药效果的方法–吸收促进剂•胆酸盐类•非离子型表面活性剂•脂肪酸及其衍生物•磷脂类•环糊精及其衍生物•其他–酶抑制剂–延长药物在鼻腔内的滞留•微球•亚微球•高分子材料或凝胶剂30•已有的鼻腔喷雾剂–1995年FDA，降钙素鼻腔喷雾（Sandoz）–胰岛素鼻腔喷雾Nazlin（加州生物工程公司）–干扰素鼻腔喷雾剂–疫苗的鼻腔免疫31•肺部给药系统–优势•具有巨大的可供吸收的表面积和丰富的毛细血管•酶活性低•避开了肝首过效应•对于肺部疾病具有更大的优势–问题•肺部较脆弱，长期给药是问题•如何将药物全部输送到吸收部位•药物对肺部的局部作用•装置的问题32•肺部给药的应用–溶液或粉末吸入剂–微球–亚微粒与纳米粒–脂质体33•胰岛素肺部给药品种–Pfizer，Exubera–NovoNordisk，AERxiDMs,Ⅲ期临床–粉末吸入装置，Dura&Inhale34•口服给药系统35•限制多肽和蛋白类药物口服吸收的因素–分子量大，亲水性强，难跨过生物膜–胃肠内大量的酶降解–肝脏的首过作用36•胰岛素口服给药系统的研究–生物粘附–微粒给药系统•微球•纳米粒•微乳•脂质体–肠溶制剂–结肠定位–促透剂和蛋白酶抑制剂的加入37•口腔给药系统•直肠给药系统•其他给药系统38•经皮给药系统–离子导入–超声波–电穿孔–传递体–粉末经皮•无针注射•超音速导入39基因递送系统40•基因（Gene）–遗传信息的基本单位。一般指位于染色体上编码一个特定功能产物（如蛋白质或RNA分子等）的一段核苷酸序列。•基因治疗（GeneTherapy）–依靠人源或外源的遗传物质，来纠正人类基因结构或功能上的错乱，阻止病变的发展，杀灭病变的细胞，或抑制外源病原体遗传物质的复制，从而实现对疾病的治疗。基因治疗•基因治疗途径–Exvivo•将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体细胞，经体外细胞扩增后，再输入人体–Invivo•将外源基因装配于适宜的载体传递系统，直接输入人体42•基因治疗的关键–目的基因–靶细胞–导入系统43•基因递送屏障–胞外屏障•载体进入机体到达靶细胞之前所遇到的屏障–降解酶系统–吞噬系统–调理化作用–胞外粘膜层–胞内屏障•靶细胞膜•内吞小泡•细胞核膜44•基因导入方法–物理导入法•电穿孔•直接注射•基因枪•微粒轰击–化学导入法•给药系统–生物学导入法•病毒载体45一般理化导入法•显微注射法•裸DNA注射法•电穿孔法•微粒轰击法•磷酸钙沉淀法46•基因递送载体应具备的性质–携带性能–安全性–缓释作用–稳定性–靶向性–可促进目的基因从内吞小泡释放入胞浆–可促进目的基因转运入核–可调控基因输入后在体内的表达47基因递送的载体48•病毒载体（Viralvector）–野生型病毒经改造除去致病性后得到的基因输送系统–转染效率高，安全性差•非病毒载体（Non-viralvector）–安全性好–转染效率低病毒载体49•逆转录病毒载体•腺病毒载体•其他病毒载体–腺病毒相关病毒–牛痘病毒基因载体–单纯疱疹病毒载体•逆转录病毒（Retrovirus，RV）载体–优点•转染谱广，可以感染各种细胞类型•插入的外源基因可以完整的整合•对细胞感染率高•感染细胞后不产生病变，可建立细胞系长期持续表达外源基因–不足•只能整合至分裂相的细胞•可插入的外源基因较小，难以满足较大基因的插入•病毒滴度偏低•有产生野生型病毒或辅助病毒的可能50•组成–带有外源基因的重组逆转录病毒载体分子–能已反式提供病毒结构蛋白的包装细胞•应用–临床应用于抗肿瘤–正研究导入脑瘤组织–Exvivo5152•腺病毒（Adenovirus）载体–优点•安全•靶细胞范围广•滴度高•可以在肠道及呼吸道内繁殖，其重组病毒可由静脉注射、肠道吸收或气管内滴注多种方式给予•载体没有包膜，不易为补体所灭活•启动子功能强，能较高水平的表达外源基因53–不足•基因转移缺乏特异性•是一种非整合载体，对于非分裂相细胞，其介导的基因转移可持续表达几个月，但对于增殖旺盛的细胞，要达到长期的基因表达需要重复给予•重复给予时，可能产生机体的免疫应答•可能于其他血清型的腺病毒重组54•构建–人类血清5型腺病毒非病毒载体56•阳离子脂质体•阳离子纳米粒•阳离子聚合物–聚赖氨酸–PEI–树枝状聚合物–壳聚糖•受体介导的基因载体•阳离子脂质体–中性磷脂•磷脂酰胆碱（PC）•磷脂酰乙醇胺（PE）–阳性成分•硬脂胺（SA）•DOTMA（(2,3-二油氧基丙基)三甲基氯化铵）•DOTAP（(2,3-二油氧基丙基)三甲基溴化铵）•DC-Chol（3β[N-(N′,N′-二甲氨基乙基)氨甲酰基-胆固醇）•DOSPA5758•影响阳离子脂质体转染的因素–阳性成分的影响–转染细胞的种类–实验条件的影响59