多肽類藥物的研發(fā)

多肽類藥物的研發(fā)

氨基酸是氨基酸和化合物的組成和連接方式與蛋白質(zhì)相同的，但在某些性質(zhì)上不同于蛋白質(zhì)。例如，空間結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高，免疫原性低或無免疫原性。所有生物細胞都能合成多肽,同時,也受各種多肽的調(diào)節(jié)。我國很早就通過分離純化將很多存在于人體和動物體內(nèi)的活性多肽類物質(zhì)開發(fā)為藥物,并加以應用。多肽作為藥物和健康產(chǎn)品開發(fā)較多,在我國已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,并且隨著對多肽研究與認識的深入,今后我國的多肽類藥物必將有新的發(fā)展。1世界反恐藥物研究1.1多酚研究傳統(tǒng)的多肽類藥物主要是多肽類激素,近年來對多肽類藥物的開發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個領(lǐng)域,特別是在以下各領(lǐng)域發(fā)展較快。1.1.1生長抑素聯(lián)合抗氧化藥物腫瘤的發(fā)生是多種因素作用的結(jié)果,但最終都要涉及癌基因的表達調(diào)控?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)很多與腫瘤相關(guān)的基因以及對腫瘤產(chǎn)生作用的調(diào)控因子,篩選與這些基因及與調(diào)控因子特異結(jié)合的多肽,已成為尋找抗癌藥物的新熱點。如生長抑素已用于治療消化系統(tǒng)內(nèi)分泌腫瘤;美國學者發(fā)現(xiàn)了一個能在體內(nèi)顯著抑制腺癌的六肽;瑞士科學家發(fā)現(xiàn)一個能誘導腫瘤細胞凋亡的八肽。1.1.2hr2多肽的致病性病毒通過與宿主細胞上的特異受體結(jié)合吸附細胞,依賴其自身的特異蛋白酶進行蛋白加工及核酸復制。因此可從肽庫內(nèi)篩選與宿主細胞受體結(jié)合的多肽,或能與病毒蛋白酶等活性位點結(jié)合的多肽,用于抗病毒的治療。目前,加拿大、意大利等國家已從肽庫內(nèi)篩選到很多具有抗病毒性的小肽,有些小肽已進入臨床試驗階段。2004年6月中國科學院微生物研究所傳出消息,該所承擔的中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“SARS冠狀病毒細胞融合機制和融合抑制物研究",由中科院微生物研究所和武漢大學生命科學院現(xiàn)代病毒學研究中心合作取得重大進展。實驗證明,所設(shè)計的HR2多肽能夠高效抑制SARS病毒對培養(yǎng)細胞的感染,有效抑制濃度在幾個納摩爾(nmole)濃度水平,合成和表達的HR1多肽的病毒感染抑制實驗以及HR1與HR2的體外結(jié)合實驗也取得了重要進展,所研制的阻止SARS病毒融合的多肽藥物可以預防病毒的感染,對于已感染病毒的患者,則可阻止病毒在體內(nèi)的進一步擴展。該多肽藥物具有預防和治療雙重功能。第四軍醫(yī)大學細胞工程研究中心的科研人員已合成出能有效阻止和抑制SARS病毒侵入細胞的9個多肽。1.1.3國外研究現(xiàn)狀多肽疫苗與核酸疫苗是目前疫苗研究領(lǐng)域內(nèi)較受重視的研究方面之一,目前世界上對病毒多肽疫苗進行了大量的研究和開發(fā)。如1999年美國NIH公布了兩種HIV-I病毒多肽疫苗對人體進行的臨床試驗結(jié)果;國外學者從丙肝病毒(HCV)外膜蛋白E2內(nèi)篩選出一種多肽,它可刺激機體產(chǎn)生保護性抗體;美國正在開發(fā)瘧疾多價抗原多肽疫苗;宮頸癌人乳頭瘤病毒多肽疫苗已進入II期臨床試驗。我國在多種多肽疫苗研究方面也已做了大量的工作。1.1.4模擬肽的氨基酸序列及分子活性利用已知細胞因子的受體從肽庫內(nèi)篩選細胞因子模擬肽,近年成為國內(nèi)外研究的熱點。國外已篩選到了人促紅細胞生成素、人促血小板生成素、人生長激素、人神經(jīng)生長因子及白介素-1等多種生長因子的模擬肽,這些模擬肽的氨基酸序列與其相應的細胞因子的氨基酸序列不同,但具有細胞因子的活性,并且具有相對分子質(zhì)量小等優(yōu)點。目前這些細胞因子模擬肽正處于臨床前或臨床研究階段。1.1.5陽離子多肽抗菌肽當昆蟲受到外界環(huán)境刺激時會產(chǎn)生大量具有抗菌活性的陽離子多肽,目前已從中篩選出百余種抗菌肽。體內(nèi)外實驗證實,很多抗菌肽不僅有很強的抗菌、殺菌能力,而且還能殺死腫瘤細胞。1.1.6食品制作的食品很多植物中含有具有降血壓、調(diào)血脂、溶血栓等作用的物質(zhì),這些物質(zhì)不僅可用作藥物,亦可用作保健食品?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其中很多有效成分是小分子肽,因此從植物中發(fā)現(xiàn)新的活性肽并進行研究和開發(fā)已成為多肽類藥物研究的熱點途徑。1.1.7生蟲蛋白抗原檢測多肽在診斷試劑中最主要的用途是用作抗原,檢測相應病原生物的抗體。多肽抗原的特點是比天然微生物或寄生蟲蛋白抗原的特異性強,且易于制備?，F(xiàn)在用多肽抗原裝配的抗體檢測試劑包括:甲、乙、丙、庚型肝病病毒、艾滋病病毒、人巨細胞病毒、單純皰疹病毒、風疹病毒、梅毒螺旋體、囊蟲、錐蟲、萊姆病及類風濕等檢測試劑。使用的多肽抗原大部分是從相應致病體的天然蛋白質(zhì)內(nèi)分析篩選獲得,有些是從肽庫內(nèi)篩選獲得的全新肽。1.2近年來，國外開發(fā)和上市的一些多媒體藥物見表1。2我國廣泛的反恐藥物和保健品研究2.1多肽類藥物的開發(fā)近年來,隨著藥學、醫(yī)學、醫(yī)學免疫學以及分子生物學理論及技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對多肽類物質(zhì)的生物活性有了更深刻的認識,對該類物質(zhì)的研究也涉及到很多新的領(lǐng)域。我國在多肽類藥物的研究和開發(fā)方面也呈現(xiàn)出前所未有的繁榮,新的藥物不斷開發(fā)、被批準生產(chǎn)。表2、表3、表4、表5分別列舉了中國藥典2000年版二部、國家食品藥品監(jiān)督管理局2002年國家標準、近幾年已獲生產(chǎn)批準文號以及近年批準進行臨床試驗的多肽類藥物。由表1至表5可見,我國多肽類藥物創(chuàng)新性不夠,很多種新藥是以改變劑型和給藥途徑的方式出現(xiàn),與國外相比仍有差距。2.2多種多肽類飲品,將其作為包裝還是使用近年來,我國的多肽類保健品市場日趨繁榮。目前我國有多個企業(yè)將一些來源于動植物的小分子活性肽開發(fā)為保健品。這些保健品具有很好的生物活性和較高的吸收率,在國內(nèi)市場上逐漸占據(jù)了一席之地。例如,上海榮神生物化學有限公司研制成功的一種護肝產(chǎn)品“安泰膠囊”就是一種功能性生物多肽保健品,它能有效修復受損傷的肝細胞,分解肝臟脂肪。三九企業(yè)集團武漢九生堂生物工程有限公司近年來在多肽類保健品的研究和開發(fā)上投入較多,先后有“三九牌大豆多肽”口服液、“谷胱甘肽”口服液、“多福牌蛋白肽”口服液等產(chǎn)品投入市場。采用酶法以不同的動物、植物、藻類等來源的蛋白質(zhì)為原料,先后生產(chǎn)出100多種肽類產(chǎn)品。預計在今后幾年內(nèi),這類產(chǎn)品將成為多肽類產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品。2.3生產(chǎn)多肽類制劑據(jù)不完整的統(tǒng)計,全國目前從事生化與生物技術(shù)藥物生產(chǎn)的制藥企業(yè)有400多家,其中約80%的企業(yè)均生產(chǎn)不同類型和不同規(guī)模的多肽類藥物,這些企業(yè)主要分布在一些經(jīng)濟發(fā)達的省和市,如北京、上海、廣東、吉林、浙江、江蘇、山東等。在這些廠家中,約80%采用現(xiàn)代生物技術(shù)進行生產(chǎn),有的還采用傳統(tǒng)的提取分離法、酶解法以及固相合成等方法進行生產(chǎn)。有些企業(yè)與國外相關(guān)企業(yè)合作,正在建立規(guī)?；亩嚯念愃幬锷a(chǎn)基地,如海南中和藥業(yè)股份有限公司與全球最大的多肽類制藥公司ACT(美國高等化學技術(shù)公司)合作正在建設(shè)歐亞地區(qū)最大的肽類制藥基地,該項目計劃投資約20億元人民幣。項目建成后將按照美國FDA的標準生產(chǎn)由中和藥業(yè)研發(fā)的4種新藥和ACT研發(fā)的2種新藥。3中國電子商務(wù)行業(yè)存在的主要問題3.1產(chǎn)業(yè)投資過度,造成企業(yè)嚴重損害在資這是我國生化制藥行業(yè)存在的突出問題。國內(nèi)一些制藥企業(yè)在項目選擇上往往缺乏對市場的充分調(diào)查研究和由熟悉制藥行業(yè)的專家論證,對生物藥物利潤的期望使得國內(nèi)有關(guān)產(chǎn)業(yè)投資過熱,從而造成了生物藥物品種少而生產(chǎn)企業(yè)多的現(xiàn)象。中國已批準上市的基因工程多肽類藥物絕大多數(shù)是由多家企業(yè)從事生產(chǎn)。動物來源的藥物也是這樣,如僅胸腺肽一種產(chǎn)品就有88家企業(yè)生產(chǎn)。這些制藥企業(yè)水平相差懸殊,產(chǎn)品投入市場勢必會造成過度競爭,使生產(chǎn)企業(yè)的利潤下降,同時會導致企業(yè)開工不足、成本增加,使企業(yè)不能獲得合理利潤,無法步入良性發(fā)展的軌道,甚至迫使一些企業(yè)嚴重虧損和破產(chǎn)。形成這種局面勢必給我國財力、物力造成不必要的浪費。3.2原始性創(chuàng)新藥物目前進入臨床試驗的多肽類藥物,大多數(shù)是跟蹤仿制的,真正意義上的原始性創(chuàng)新藥物很少。造成這種局面主要原因是基礎(chǔ)研究差,人才隊伍不穩(wěn)定,研究經(jīng)費不足。3.3缺乏支撐和支柱產(chǎn)品目前我國多肽類藥物產(chǎn)業(yè)化規(guī)模小,難以參與國際競爭。同時生產(chǎn)的品種少,與發(fā)達國家相差甚遠,支柱產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)品少,銷售額低。同時由于體制、人才、資金投入、市場觀念等原因,多肽類藥物的生產(chǎn)還沒有全面形成現(xiàn)代化、規(guī)?；纳a(chǎn)格局,在開拓國際和國內(nèi)市場中缺乏競爭力。4中國電子商務(wù)的發(fā)展方向和前景4.1物種來源的不同目前我國獲取活性多肽仍然是以人和動物來源為主,然而多肽類物質(zhì)廣泛存在于各種生物體內(nèi),對其來源有待進一步拓寬。新的多肽類藥物資源的尋找可從以下幾方面考慮。4.1.1多肽類的開發(fā)和利用在動物的臟器、組織內(nèi)含有難以計數(shù)的不同類別的活性肽類物質(zhì),每種物質(zhì)都具有特定的生理功能或活性。因此,目前已用于提制某種肽類藥物的原料,仍有進一步研究開發(fā)的價值。如提制胸腺素或胸腺肽的胸腺組織,還可從中提取淋巴細胞抑素等物質(zhì)。對一些以前開發(fā)較少的臟器也可以進行新的開發(fā),以發(fā)現(xiàn)新的多肽類來源。另外,還可利用不同生物同一類型組織獲得同種生物活性多肽,也可以擴大原料來源。4.1.2活性肽的制備由植物來源的活性多肽目前已引起人們的關(guān)注。我國已經(jīng)從植物中通過酶解、分離、純化獲得了很多活性肽并開發(fā)為新藥和保健品,如從某些蔬菜、豆類、薯類、谷物等中制備了多種有發(fā)展?jié)摿Φ幕钚噪摹膫鹘y(tǒng)中藥材中制備活性肽也將是肽類藥物研究開發(fā)的方向。4.1.3抗菌肽的發(fā)現(xiàn)昆蟲是世界上最大的生物種群,除海洋之外,幾乎所有的生態(tài)環(huán)境都有昆蟲存在。研究發(fā)現(xiàn),當昆蟲受到外來病菌的侵襲時,體內(nèi)會產(chǎn)生大量的抗菌肽,這些抗菌肽可以迅速殺滅病菌。到目前為止,在昆蟲中已發(fā)現(xiàn)大量的抗細菌肽、抗真菌肽以及既抗細菌又抗真菌的抗菌肽。這些抗菌肽對病毒、原蟲及癌細胞也有作用,并且對高等動物的正常細胞無毒害作用。4.1.4海洋多肽類藥物海洋是一個蘊藏著許多生物活性物質(zhì)的寶庫。地球上的生物資源有約80%存在于海洋,其中約有50萬種動物,13000余種植物,因此開發(fā)海洋多肽類藥物大有可為。4.1.5微生物活性肽微生物種類難以計數(shù),不同種類的微生物代謝各異,因此微生物是產(chǎn)生生物活性物質(zhì)的源泉,包括活性肽,如在臨床上廣泛使用的免疫抑制劑環(huán)孢素就是微生物產(chǎn)生的多肽。微生物是取之不盡的多肽源泉,特別是氨基酸殘基經(jīng)過修飾的多肽。4.2中國生物技術(shù)藥物的發(fā)展方向通過10多年的跟蹤研究與創(chuàng)仿相結(jié)合的開發(fā)階段,目前我國的生物技術(shù)藥物研究已開始步入自主創(chuàng)新時期,尤其是利用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)多肽類藥物將成為我國今后多肽類藥物生產(chǎn)和改進的主要途徑,具體有以下幾個方面。4.2.1突變體的改造為了改變天然活性肽的某些性質(zhì),通過基因定位突變的手段對其結(jié)構(gòu)進行改造,已經(jīng)獲得的突變體有人降鈣素突變體、重組水蛭素突變體等。通過定位突變可以達到增強藥物的穩(wěn)定性與生物活性,降低不良反應等目的。4.2.2肽hiv-tat49/ctl表位融合多肽疫苗目前研究制備的融合多肽有:水蛭素12肽/尿激酶融合蛋白,具有溶栓和抗栓的雙重功能;穿膜肽HIV-Tat49-57/CTL表位融合多肽疫苗,穿膜肽HIV-Tat49-57可將人黑色素瘤分化抗原MART-1的HLA-A2限制性CTL表位多肽攜帶進入活細胞;作用于HIV包膜蛋白亞基gp41的多肽類融合抑制劑,具有抑制HIV與靶細胞融合的活性等。4.2.3其他常用的肽內(nèi)肽已表達獲得人胰島素、南瓜胰蛋白酶抑制劑I、人紐表位肽12、人心鈉肽等?？寺√烊换钚噪幕颉⒅亟M表達新的多肽類藥物仍將是多肽類藥物產(chǎn)業(yè)化的主要方向之一。4.2.4表面展示庫的設(shè)計表面展示技術(shù)是一種新的基因操作技術(shù),它使表達的外源肽以融合蛋白的形式展現(xiàn)在噬菌體或細胞表面,其總體稱為表面展示庫。在展示庫中每一個噬菌體粒子或細胞只展示一種序列的外源肽,表面展示術(shù)將被展示的多肽與其基因聯(lián)系在一起,構(gòu)成龐大的構(gòu)象庫,從中可以選擇出具有特定功能的多肽。這些多肽可能根本不存在于自然界,或是野生型多肽經(jīng)改進性能后的突變體。針對藥物作用靶目標的特點在這一構(gòu)象庫中進行有效篩選,從而選出優(yōu)良的多肽進行研究和開發(fā)。4.2.5化學化工技術(shù)特點酶工程是利用酶的催化作用進行的物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù),是將酶學理論與化工技術(shù)結(jié)合而成的新技術(shù)。采用酶工程生產(chǎn)的多肽類藥物需通過固定化動物細胞來降低生產(chǎn)成本,這對于通過酶解蛋白質(zhì)以生產(chǎn)活性肽的產(chǎn)業(yè)降低生產(chǎn)成本非常重要。4.2.6活性肽的生產(chǎn),可減少細胞毒性,并將其作為植物細胞的應用,其一般植物細胞活性肽第一近年來從植物中獲得天然活性多肽成為多肽類藥物的一個新的重要來源,隨著植物基因工程的發(fā)展,以植物細胞培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)生產(chǎn)天然的多肽類藥物,特別是稀有植物產(chǎn)生的活性肽大有可為。4.2.7生產(chǎn)紅細胞生成素及干擾利用轉(zhuǎn)基因動植物生產(chǎn)多肽類藥物已經(jīng)引起國內(nèi)外學者的高度重視,目前已經(jīng)利用轉(zhuǎn)基因煙草生產(chǎn)了紅細胞生成素,并利用轉(zhuǎn)基因蘿卜生產(chǎn)了干擾素。利用轉(zhuǎn)基因動植物生產(chǎn)多肽類藥物生產(chǎn)多肽類藥物產(chǎn)量高,成本低,利用無土培養(yǎng)植物的根分泌表達活性多肽值得重視。4.2.8生物活性化合物的篩選組合化學技術(shù)使一次合成成千上萬的多肽成為可能,藥物高通量篩選又可從成千上萬的化合物中快速篩選出具有特殊生物活性的化合物。將組合化學技術(shù)與藥物高通量篩選技術(shù)相結(jié)合,仍將是多肽類藥物開發(fā)的重要途徑。4.3非注射液治療組的研發(fā)多肽類藥物相對分子質(zhì)量較大,脂溶性差,難以透過生物膜,一般只能注射給藥。但注射給藥,尤其是需要頻繁給藥的藥物,對患者來說是很不方便的。因此,在解決普通多肽類藥物注射劑的穩(wěn)定性問題的同時,其非注射劑型的研制也是我國醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)尋求創(chuàng)新的一條出路。多肽類藥物非注射途徑可以分為肺部途徑、黏膜途徑(鼻腔黏膜、口腔黏膜等)、