蛋白质的化学和蛋白质类生物药物

第六节多肽及蛋白质类药物2004年，全球生物技术药物的研发主要集中在单克隆抗体、反义药物、基因治疗药物、可溶性重组蛋白质类药物和疫苗。目前，处于临床试验的各类单克隆抗体约100多个，正在研制的生物技术药品有将近500个左右，2004年的单克隆抗体市场销售额超过50亿美元，而全球生物技术药物市场销售额超过了400亿美元。2004年，安进（Amgen）、基因泰克（Genetech）继续引领全球生物技术产业。2004年，中国生物技术产业最为突出的是我国自主研发的“重组人P53腺病毒注射液”在国内正式获准上市，这是世界上第一个获得批准的基因治疗药物2005年，全球前20大生物技术药物销售总额超过370亿美元,19个超过10亿美元。其中Avastin（阿瓦斯丁）增长141%2004年抗体药物的全球销售额达到103亿美元；到2010年，这个数据则增至440亿美元。2010年全球销量前10位的药物中有4个是治疗性单抗，前12位则有6个，单品种年销售额均超过50亿美元。抗体产业挽救了生物医药行业!2005年SFDA批准的新生物技术药物•重组冻干人脑利钠肽注射液•碘美妥昔单抗注射液•重组人5型腺病毒注射液•重组血管内皮抑素•重组人血小板生成素•泰欣生，抗人EGF受体单抗一、多肽类药物总论1、多肽激素（1）垂体多肽激素：促皮激素、催产素、加压素（2）下丘脑激素：促甲状腺激素释放激素TRH、生长激素抑制激素GRIF、促性腺激素释放激素（3）甲状腺激素：降钙素（4）胰岛激素：胰高血糖素（5）胃肠道激素：胃泌素、肠泌素、P-物质（6）胸腺激素：胸腺素、胸腺肽、胸腺血清因子2、多肽细胞生长调节因子：表皮生长因子EGF、转移因子TF、心钠素ANP3、含有多肽成分的其他生化药物：骨宁、眼生素、胎盘提取物、花粉提取物二、重要的多肽药物举例1、胸腺素Thymosin，又称胸腺因子F5胸腺素是1965年由Goldstein等通过将小牛胸腺破细胞提取液经初步纯化制得并命名的。胸腺素是哺乳动物的内分泌器官胸腺分泌产生的。能够调节机体细胞免疫功能的一组多肽类物质。其中有12种主要成分和20种次要成分。分子量1000~1500。胸腺素对热稳定，水浴中加热15分钟活性完全不受影响，在4℃可保存一年以上。临床作用：（1）原发或继发性免疫缺陷病，如反复上呼吸道感染；（2）自身免疫病，如肝炎、肾病、红斑狼疮、类风湿性关节炎、重症肌无力；（3）变态反应疾病，如支气管哮喘；（4）细胞免疫减退；（5）肿瘤辅助治疗。制备：从小牛或小猪（8~10月龄）胸腺中提取2、降钙素Calcitonin，CT降钙素是一种调节血钙浓度的多肽激素，由甲状腺内的滤泡旁细胞分泌。是由32个氨基酸残基组成的单链多肽。在治疗骨质疏松症，高血钙，甲状腺机能亢进以及骨骼愈合方面都有良好疗效。工艺：（1）从猪甲状腺或鲑鱼、鳗鱼的心脏或心包膜中提取；（2）基因工程方法生产3、胰高血糖素(glucogon)（1）结构与组成：由29个aa组成的单链多肽，Mr约3500Dal。它由胰岛的α细胞和消化道中相关的细胞合成，胰高血糖素作为一种高分子量物质被合成后，在选择性的蛋白水解作用下，以成熟的激素释放出来。牛、猪和人的胰高血糖素结构是完全相同的，因此消除了免疫并发症发生的可能性。（2）来源:从牛或猪胰腺中提取经色谱纯化而来。作用与作用机制:胰高血糖素主要的生物作用是抵抗胰岛素，对糖代谢发挥调节作用。胰高血糖素能够促进糖原、脂肪、蛋白质的分解。它的一个重要的代谢方面的作用是提高血糖水平，它是一种升高血糖的激素，实际上，胰高血糖素的主要生理作用是防止血糖降低。这种激素储存在分泌性的腺体中，合成于α细胞中，在血糖减少时通过胞吐作用释放出来。三、蛋白质类药物总论1、蛋白质类激素（1）垂体蛋白激素：生长激素GH、催乳激素PRL、促甲状腺素TSH（2）促性腺激素：人绒毛膜促性腺激素HCG、绝经尿促性腺激素HMG（3）胰岛素及其他蛋白质激素2、血浆蛋白质：白蛋白、免疫球蛋白、凝血因子和抗凝血因子3、蛋白质类细胞生长调节因子：干扰素-α、β、γ，白细胞介素-1~18、神经生长因子NGF、表皮生长因子EGF、肿瘤坏死因子TNF、集落刺激因子CSF、组织纤维溶酶原激活剂tPA、促红细胞生成素EPO4、粘蛋白：胃膜素5、胶原蛋白：明胶6、碱性蛋白：鱼精蛋白7、蛋白酶抑制剂：胰蛋白酶抑制剂（抑肽酶）8、植物凝集素：PHA、ConA四、重要蛋白质类药物1、胰岛素Insulin（1）背景：1921年Banting和Best首先发现1922年从胰脏中提取命名为胰岛素。1923年开始供应临床使用，是治疗糖尿病的特效药物。1926年制得胰岛素结晶。1955年阐明了一级结构。1965年我国科学家完成了牛结晶胰岛素的全合成工作1982年成为第一个闻世的基因工程药物。（2）结构：由51aa组成，分A、B两条链，A链含21aa，B链含30aa，有2个链间二硫键和1个链内二硫键，pI5.30~5.35。（3）生产工艺①从动物胰脏中提取②用基因工程方法生产（4）今后发展方向ⅰ.改进剂型：肌注→口服→皮下植入→口腔粘贴ⅱ.长效剂型→化学修饰激素Humulin，人重组(E.coli),Novolin,人重组(酿酒酵母),输注泵或预装满的注射器Velosulin，人重组(酿酒酵母），专用于胰岛素输注泵和注射器Humalog，Lispro突变体,人重组,rDNA来源HectinⅡ，猪衍生NovologInsulin-asp(B28),人重组体(酿酒酵母)LentosInsulin-Glargin(重组);A21的Asn被Gly取代,B20,B21位增加两个Arg胰岛素2、干扰素Interferon，IFN（1）概论：干扰素的概念是1957年Isaacs和Lindemann提出的。他们发现，经病毒感染过的细胞能释放出一种对病毒有干扰活性的因子，称之为干扰素。干扰素分类：人的细胞至少能产生三种不同的干扰素：IFN-α、IFN-β和IFN-γ。α、β-干扰素由165~166个氨基酸残基组成，γ-干扰素含有143个氨基酸。它们由不同类型的人细胞产生，表现出广泛的生物学效应，包括：①诱导细胞对病毒攻击产生耐受性②调节绝大多数免疫功能③调节多种类型细胞的生长和分化④维持某些动物细胞早期胚胎发育已经获准使用或处于临床试验阶段的干扰素制剂产品应用干扰素α卡波济氏肉瘤、生殖疣、AIDs、乙型肝炎、丙型肝炎、慢性髓性白血病、膀胱癌、基底细胞癌、其它肿瘤干扰素β各类结石、生殖疣、乙型和丙型肝炎、基底细胞癌、其它癌症干扰素γ慢性肉芽肿、风湿性关节炎、生殖性疣、其它肿瘤（2）生产工艺：1）用诱生剂（病毒、植物凝集素）刺激培养的人血白细胞，产生干扰素。2）用基因工程方法生产（3）临床用途：1）α-干扰素：白血病（毛细胞）、乙肝、丙肝、单纯疱疹病毒感染、慢性宫颈炎2）β-干扰素：多发性硬化症3）γ-干扰素：类风湿性关节炎产品生产商商品名rhIFN-α2aHoffmannLaRocheRoferonArhIFN-α2bSchering-Plough/BiogenIntronArhIFN-αn3InterferonSciencesAlferonNinjection3、人生长激素HumangrowthhormonehGH（1）概论：生长激素（Humangrowthhormone，somatotrophin）是一种合成于垂体前叶的多肽激素。成熟的生长激素包括191aa，Mr为22kDa，它也包括两个特异的链内二硫键。第44～191肽链片段为生长激素分子的特异致糖尿病片段。此片段在血中浓度高时，则巨人症或肢端肥大者易患糖尿病。pI为4.9。（2）主治：自发性身材矮小和特纳综合症（侏儒症）（3）生产工艺：1）从垂体前叶提取2）基因工程法生产4、人绒毛膜促性腺激素HumanchorionicgonadotrophinHCG（1）概述：HCG最早于1927年由Aschheim和Zondek从孕妇尿中首次发现，40年代得到结晶，60年代确定分子结构及纯化方法，80年代以后逐渐热起来。HCG由胎盘滋养层合体细胞分泌。受孕20天后尿中可测得，以后含量迅速上升，60~70天达到高峰，每日尿中含HCG4万~20万iu，90天后HCG含量又迅速下降至5000~10000iu/日，维持该水平直至分娩。（2）结构：HCG由α、β两个亚单位组成，α亚基含92个氨基酸残基，β亚基含147个氨基酸残基，分子量47000~59000,是一种糖蛋白，含糖量31%。pI3.2~3.3。（3）主治：习惯性流产、严重子宫出血、隐睾症、闭经、月经不调和青春期痣等。也可用作早期怀孕诊断剂。（4）生产工艺：从孕妇尿中提取分离。5、白细胞介素-2，Interleukin-2，IL-2（1）概述；白细胞介素是淋巴细胞在致分裂原或抗原刺激下产生的一组异质性可溶性活性因子，其中IL-1，IL-2，IL-3，IL-4，IL-5，IL-6，IL-10，IL-11，IL-12，IL-18等研究比较多。目前已成为药物上市的是IL-2、11，临床试验的是IL-10、12。IL-2主要由辅助性T-cell分泌。1976年Morgan等发现它存在于被植物凝集素（PHA）激活的单个活细胞培养上清之中，同时又是维持被植物凝集素激活的淋巴细胞继续长期生长所必需的因子。故以前又称为T-cell生长因子。（2）结构：IL-2是一种糖蛋白，由133aa组成，Mr15420，分子中有3个CySH，58位，105位的形成二硫键，125位CySH与生物活性无关。（3）临床作用：用于治疗一些免疫性疾病，如爱滋病、红斑狼疮、原发性免疫缺损、老年性免疫功能不全，可使肾癌、黑色素瘤等缩小。（4）生产工艺：①用病毒刺激淋巴细胞产生②用基因工程方法生产6、组织纤维蛋白溶酶原激活剂，TissuePlasminogenActivator，tPA（1）概述：tPA的天然来源主要是血管，存在于正常人血管壁、子宫、心脏、甲状腺等组织中。人黑色素瘤细胞培养液中含有大量tPA。r－tPA于1987年11月在美国正式上市，当年最后6周销售额达5800万美元，成为生物技术工业中第一颗重磅炸弹式新药。（2）结构：tPA是一种糖蛋白，由527个氨基酸残基组成，分子量69000~72000，pI7.8~8.6.（3）主治：血栓、血管梗塞一类的疾病。特别是用于成人的急性心肌梗塞，溶解冠状动脉血栓，改善心室功能，减少充血性心力衰竭发生率。是用于充血性心力衰竭的唯一药剂。（4）生产工艺：①从子宫组织中提取②从黑色素瘤细胞中分离提取③用基因工程方法生产④转基因动、植物生产（5）今后发展方向：第二代长效tPA7、促红细胞生成素，Erythropoietin，EPO（1）概述：EPO是一类造血生长因子。其基本作用是负责刺激和调节哺乳动物的红细胞的生成。肾脏是EPO产生的主要来源，组织氧利用率下降所引起组织缺氧是诱导EPO产生的主要刺激因素。除此之外，肝脏中枯否氏细胞和骨髓中巨噬细胞也产生EPO。EPO的分泌受组织内氧分压的调节。pI4.5，在pH3.5～l0活性稳定。对蛋白酶，烷基化及碘化作用敏感。二硫键打开后生物活性丧失。EPO制剂不宜冻干，通常制成含蛋白保护剂的水溶液。（2）结构：成熟EPO分子由166个aa组成。分子内有2个二硫键，天然EPO是一种含唾液酸的酸性糖蛋白。从再生障碍性贫血患者尿中提纯的EPO的Mr34000，由CHO细胞表达的人重组EPO的相对分子质量为30400。分子中60％为蛋白质，糖占40％。去糖基化不影响EPO体外生物活性，但却缩短了在体内的半衰期，使其在体内完全丧失活性。因此，糖基化对EPO十分重要。（3）临床应用：①肾功能衰竭所致的贫血②癌性贫血：肿瘤引起的贫血或接受化疗、放疗所引起的贫血，③结缔组织病贫血：类风湿性关节炎和红斑狼疮(SLE)所致的贫血，一般难以治疗，病因尚不十分清楚，临床使用本品证明大剂量输注(300IU／kg以上)有明显疗效，无不良反应。④骨髓增生异常综合症贫血：这种病人主要依赖输