生化药物和基因工程药物分析概念.ppt

第十三章生化药物和基因工程药物分析概念 第一节概述陈哲 人类用于 预防 治疗和诊断疾病的三大主要药物 化学药物生物药物中药 生物药物 biopharmaceutics biopharmaceuticals 生化药物 biochemicaldrugs 生物技术药物 biotechnologydrugs 基因工程药物 geneticengineeringdrugs 生物制品 biologicalproducts 等 生化药物的定义 一般指从动物 植物及微生物提取的 也可用生物 化学半合成或用现代生物技术制得的生命基本物质及其衍生物 降解物以及大分子的结构修饰物等 如氨基酸 多肽 蛋白质 酶 多糖 脂质 核苷酸类等 基因工程药物的定义 指先确定对某种疾病具有预防和治疗作用的蛋白质 然后将控制该蛋白质合成过程的基因进行分离 纯化或人工合成 利用重组DNA技术加以改造 最后将该基因导入可以大量生产的受体细胞中 包括细菌 酵母菌 动植物或动植物细胞 在受体细胞中不断繁殖或表达 并能进行大规模生产具有预防和治疗这种疾病的蛋白质 通过这种方法生产的药物叫作基因工程药物 重组DNA技术 RecombinantDNATechnology 重组DNA技术是利用载体系统人工修饰有机体遗传组成的技术 即在体外通过酶的作用将异源DNA与载体DNA重组 并将该重组DNA分子导入受体细胞内 以扩增异源DNA 并实现其功能表达的技术 重组DNA技术是遗传工程中最常用的一种技术 两段不同来源的DNA片段被连在一起所形成的新DNA片段称为重组DNA 重组DNA技术主要依赖于限制性内切酶的发现 限制性内切酶是一种可以切断DNA链的酶 目前已发现的限制性内切酶有500种以上 当一种限制性内切酶在一个特异性的碱基序列处切断DNA时 就可在切口处留下几个未配对的核苷酸 叫做粘性末端 另外一个用同种限制性内切酶切断的DNA片段也有粘性末端 这两个互补的粘性末端彼此结合就形成了一个重组DNA分子 利用重组DNA技术人们已经生产了许多有价值的产品 如胰岛素 胰岛素是一种人体内有效利用糖份所必需的成分 而糖尿病人则不能制造胰素或是制造的量不够 所以要给这些病人注射胰岛素 生化药物和基因工程药物的种类 生化药物基因工程药物 生化药物 氨基酸 多肽和蛋白质类药物酶类与辅酶类药物多糖类药物脂质类药物核酸及其降解物和衍生物类药物其它 氨基酸 多肽和蛋白质类药物 氨基酸及其衍生物药用活性多肽药用蛋白 氨基酸在医药上的应用 洛斯氮平衡理论的确立与人类发现在正常代谢组织蛋白中缺乏某一种即会导致整个有机体代谢紊乱 使氨基酸成为维持人体营养和治疗很多疾病的医疗药物 医药是氨基酸相对用量不大但品种最多的一个部门 目前世界上用于药物的氨基酸及氨基酸衍生物的品种达100多种 复合结晶氨基酸输液 所谓氨基酸输液 是各种氨基酸按一定比例和要求 也就是模式配合组成的一种静脉注射液 根据模式不同 氨基酸输液可分为不同类型 氨基酸输液在我国发展极为迅速 1994年全国各种氨基酸输液只1000万瓶 1996年则上升到6000万瓶 估计到2000年可达到1亿瓶以上 要素膳及氨基酸口服液 要素膳是一种含氨基酸营养素 不需或稍经消化即可吸收的无渣膳食 可供口服与管饲之用 它比静脉营养简便 经济 安全而又符合生理状态 是近代临床营养上的重大进展 氨基酸口服液发展迅速 用结晶的L型氨基酸按FAO WHO模式配制的产品 国内市场已有产品销售 氨基酸类药物 右旋糖酐氨基酸 是营养性血容量补充药 用于治疗兼有蛋白质缺乏的血容量减少的病人 氨基酸类药物 17种复合结晶氨基酸注射液 营养药物 主要成分 复合结晶氨基酸 适用于手术 严重创伤 大面积烧伤引起的氨基酸缺乏以及各种疾病引起的低蛋白血症等 下丘脑多肽 1973年Guillemin博士首先从绵羊下丘脑分离出一种14个氨基酸的多肽 由于它可以抑制生长激素的分泌 遂命名为生长激素抑制因子 SRIF 后统一名称为生长抑素 Guillemin博士因此而获得了1977年的诺贝尔医学和生理学奖 随着对这一激素的深入研究 发现生长抑素广泛存在于人体的各种组织 具有内分泌 神经内分泌 旁分泌等多种生理学作用 脑多肽 适用症 脑血管代谢不足所致的功能失调综合症 脑血栓 脑出血 脑外伤等 严重脑感染继发的功能紊乱 中风 脑手术 脑炎及脑膜炎后遗症 脑功能衰退 记忆力障碍 神经衰弱 神经性头痛及老年性痴呆症 儿童神经发育障碍 脑振荡和脑挫伤后遗症 神经性肌力病外周神经损伤内源性抑郁及癫闲的支持治疗 激肽 激肽主要包括缓激肽 胰激肽和甲胰缓激肽三种 它们是不同的激肽释酶作用下的不同产物 缓激肽和胰激肽是体内最强的血管舒张物质之一 静脉注射缓激肽可引起全身小动脉舒张 显著降低外周血管循环阻力 血管通透性增强 从而引起血压下降 缓激肽还具有强大的利尿钠效应 水蛭素 抗血栓新药 具有极强的凝血抑制作用 使血液内可溶性蛋白质不能变为不溶性蛋白质 随着人类生存环境和生活水平的改变 脑血管病的发病率逐呈上升趋势 如脑血栓 脑溢血等 利用基因技术研制的水蛭素是一种强烈的凝血酶抑制剂 它会使得凝血酶失去裂解纤维原的能力 从而阻止血液凝固 在临床治疗和预防各种血栓形成方面有着显著的作用 从医用水蛭中提取的天然水蛭素一般产量较少 限制了水蛭素的研究和临床应用 将化学合成的水蛭素基因分别在大肠杆菌和酵母细胞中得到表达 可大大提高水蛭素的产量 酶类与辅酶类药物 助消化酶类蛋白水解酶类凝血酶及抗栓酶抗肿瘤酶类其它酶类部分辅酶类 辅酶Q10 门冬酰胺酶 抗肿瘤药物 对急性粒细胞型白血病和急性单核细胞白血病有一定疗效 对恶性淋巴瘤也有较好的疗效 其优点是对于常用药物治疗后复发的病例也有效 缺点是单独应用不仅缓解期短 而且很易产生耐药性 故目前大多与其他药物合并应用 对机体免疫有抑制作用 因而有人用来治疗皮肌炎等 辅酶Q10 CoenzymeQ10 Ubidecarenone 别名 癸烯醌在呼吸链中起递氢体的作用 广泛参与体内生物代谢过程 对多种酶均有激活作用 是细胞代谢和细胞呼吸激活剂 还可做为重要的抗氧化剂和免疫增强剂 可用于充血性心力衰竭 心律失常 窦性心动过速 早搏 二联律及高血压的辅助治疗 还用于急慢性病毒性肝炎及亚急性肝坏死的综合治疗 此外 亦试用于原发性和继发性醛固酮增多症 脑血管障碍及出血性休克等 多糖类药物 肝素硫酸软骨素A和C硫酸角质素透明质酸类肝素 酸性粘多糖 壳聚多糖灵芝多糖黄芪多糖人参多糖海藻多糖螺旋藻粘多糖 类肝素硫酸对骨骼的形成具有重要作用 东京都老人综合研究所最近发表新闻公报说 该所科学家白泽卓二等在研究中发现 类肝素 乙酰肝素 硫酸对骨骼的形成具有极其重要的作用 白泽等科学家的实验着眼于能够促进类肝素硫酸生成的 酶 他们在实验鼠体内增强了 酶的同类物质 的酶的功能 结果发现 随着类肝素硫酸的生成量增加 出生 周的实验鼠的大腿的骨骼量要比一般的多 倍 他们认为 这是类肝素硫酸促进了软骨的成长的结果 灵芝多糖 目前已分离到有灵芝多糖有200多种 其中大部分为 葡聚糖 少数为 葡聚糖 其构形与DNA RNA相似 螺旋层之间主要以氢键固定 分子量从数百到数十万 灵芝多糖是灵芝中最有效的成分之一 据报道 灵芝多糖具有刺激宿主非特异性抗性 免疫特异反应以及抑制移植肿瘤生理活性的特性 多糖分子量大于1 104时显示强抑制肿瘤活性 活性强弱还与多糖链分叉的程度及支链上羟基的数量有关 另有报道 灵芝多糖还能提高机体免疫力 提高机体耐缺氧能力消除自由基 抗放射 提高肝脏 骨髓 血液合成DNA RNA和蛋白质的能力 从而延长寿命 脂质类药物 多价不饱和脂肪酸 PUFA 磷脂类固醇类胆酸类卟啉类 核酸及其降解物和衍生物类药物 RNA 包括iRNA 免疫核糖核酸 DNA多聚胞苷酸巯基聚胞苷酸ATPcAMP 其它 核酪制剂6 巯基嘌呤5 氟尿嘧啶呋喃氟尿嘧啶阿糖胞苷阿糖腺苷环胞苷5 氟环胞苷5 碘苷无环鸟苷 核酪制剂 本品与免疫核糖核酸 TRNA 近似 能增强机体免疫功能 可增强红细胞膜上的CRI受体活性 增强红细胞免疫黏附功能 红细胞血凝阳性率明显高于对照 还可以增高小鼠脾脏系数 从而增强细胞免疫功能 显著提高机体的免疫力 本品中的核蛋白水解物 酪氨酸 其氧化分解后可产生乙酰乙酸 而乙酰乙酸又可转化为乙酸 胆固醇 而肾上腺皮质激素正是由胆固醇转变生成 因而本品有促进激素合成的作用和缓解支气管痉挛作用 本品能对抗IgE引起的过敏反应 阻断哮喘的发生 巯嘌呤 乐疾宁 本品为嘌呤类拮抗剂 需在体内受次黄嘌呤核苷焦磷酸酶 HGPRT 催化变成6 巯基嘌呤苷酸 硫代肌苷到 TIMP 后才有活性 它的细胞毒作用涉及多种机制 即可与嘌呤的生物合成 核苷酸的相互转化 DNA和RNA合成 染色体复制以及糖蛋白的合成等生化过程有关 细胞内有将磷酸鸟苷 GMP 转变为二磷酸鸟苷 GDP 的酶 但该酶难以将TIMP作底物 使TIMP在细胞内大量堆积 此TIMP则可抑制肌苷酸 IMP 转化为磷酸腺苷琥珀酸 AMPS 并抑制后者进一步转变为腺苷酸 AMP 以及抑IMP氧化成为黄嘌呤核苷酸 XMP 5 氟尿嘧啶 5 FU 5 氟尿嘧啶在1957年由Heidelberger合成 为嘧啶类的氟化物 属于抗代谢抗肿瘤药 对增殖性细胞各项均有杀伤性作用 作用机理 5 FU在体内必须转化为相应的核苷酸才能发挥其抑制肿瘤的作用 本药在体内先转变成 氟 脱氧尿嘧啶核苷酸 抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶 抑制 的生物合成 此外 还能渗入 阻止尿嘧啶渗入 而抑制 的合成 5 FU代谢后主要二种活性物 一个为尿氟三磷 FUTP 结合到RNA上 干扰其功能 另一个是通过尿苷激酶的作用 生成氟去氧尿一磷 FdUMP 它抑制胸苷酸合成酶而阻止DNA的合成 后者是其抗肿瘤的主要机理 阿糖胞苷 可抑制DNA聚合酶 抑制核苷酸还原酶 阻断胞嘧啶核苷酸还原成脱氧胞嘧啶核甙酸 但对RNA和蛋白质的合成无明显作用 为一作用于S期的周期特异性药物 并对G1 S及S G2转换期有作用 临床可用于急性白血病 对急性粒细胞白血病疗效最佳 也可试用于肺癌 消化道癌 头颈部癌及恶性淋巴瘤等 因本品对单纯疱疹病毒有着抑制作用 故也可滴眼 用于病毒性角膜炎及流行性角膜炎 无环乌苷 无环乌苷是一种新合成的无环嘌吟核苷类似物 能抑制多种去氧核糖核酸 DNA 病毒的复制 尤其是抗癌疹病毒的效力比阿糖腺苷要强160倍 而对单纯癌疹病毒DNAP的抑制作用比对人体细胞DNA的抑制作用要强出10 30倍 实验研究表明 要抑制病毒宿主细胞的生长 必须用3000倍抑制病毒增殖的无环乌着浓度才能起作用 说明该药对人体的毒性较低 但对乙肝病毒 HBV 的抑制机理目前尚不清楚 基因工程药物 激素类及神经递质类药物细胞因子类药物酶类及凝血因子类药物 激素类及神经递质类药物 人生长激素释放抑制因子人胰岛素人生长激素 细胞因子类药物 人干扰素人白细胞介素集落刺激因子 CSF 促红细胞生成素 EPO 酶类及凝血因子类药物 单克隆抗体疫苗基因治疗药物白介素生长因子内啡肽重组可溶性受体 单克隆抗体 是单克隆的杂交瘤细胞群由亲本B细胞产生单一种类的抗体分子 这些单克隆抗体比来自血清的抗体具有特异性 产量高 易纯化 可长期保存的优点 基因治疗药物 世界首个基因治疗药物在中国领得 出生证 深圳市赛百诺基因技术有限公司研制开发的抗癌新药 重组P53腺病毒注射液 商品名 今又生 获得了国家食品药品监督管理局颁发的新药证书 据悉 这种新药是拥有自主知识产权的广谱肿瘤基因治疗制品 赛百诺公司负责人说 今又生 的诞生 虽然并不意味着人类可以就此宣布战胜了癌症 但起码提供了一个新而有效的治疗手段 白介素 IL 2 药物别名 白细胞介素 白介素 药物类别 抗肿瘤免疫调节剂药理毒理 刺激细胞 单核 巨噬细胞 巨噬细胞 使造血干细胞分化和增强 生长因子 生长因子 微生物生长不可缺少的微量有机物 包括维生素 氨基酸及碱基等 内啡肽 1976年发现的内啡肽 就是脑子里面生产吗啡样的化学物质 是肽类结构 叫内啡肽 它是传递神经信息的 心情好坏和脑子里生产制造出来的内啡肽多少有关 这件事阐明了吸毒的人成瘾 是因为脑子里本来就有吗啡样的物质 是心情情绪的一个重要分子 吸了毒以后 这个东西来得快 来得多 一下子把人体本身的生产能力就给破坏掉了 如果再停止吸 人体本身的生产能力也没了 因此对外部毒品发生依赖 而这个需要量越来越大 这就是内啡肽的发现 酶类及凝血因子类药物 反义药物人生长激素纤溶酶原激活剂凝血因子集落细胞刺激因子促红细胞生成素肿瘤坏死因子 第1个反义药物 福米韦生 反义技术作为分子生物学的新型抗基因技术 目前不仅广泛应用于生理学 病理学 药理学的基础研究 而且已成为药物发展的新兴策略 利用这一技术开发的药物称为反义药物 通常是指反义寡核苷酸 即人工合成的DNA或RNA单链片段 专门设计的反义寡核苷酸能与特异mRNA的特定序列相杂交 在基因水平阻止致病蛋白质的产生 从而发挥治疗作用 与传统药物相比 反义药物具有更高的特异性 更优的疗效和更低的毒性 因此 反义药物越来越成为人们研究和开发的热点 福米韦生 fomivirsen ISIS2922 是FDA批准上市的第1个反义药物 由21个硫代脱氧核苷酸组成 核苷酸序列为5 GCGTTTGCTCTTCTTCTTGCG 3 主要用于治疗艾滋病 AIDS 病人并发的巨细胞病毒 CMV 性视网膜炎 生化药物和基因工程药物的特点 共同特点基因工程药物的特点分子量大结构确证难全过程的质量控制生物活性检查安全性检查效价 含量 测定质量控制特点 共同特点 来自生物体具有一定的生物活性或生理功能能够参与 影响和调控人体代谢和生理功能对于某些疾病的治疗具有针对性强 毒副作用小 易为人体所吸收等特点 基因工程药物的特点 具有细胞和组织特意性 引起的反应都是通过与受体结合 形成受体 配体复合物多数细胞因子具有多功能性 因此具有广泛的药理活性细胞因子间存在复杂的相互作用 临床使用有时需要几种生长因子配合使用具有低免疫活性 不会引起强烈的免疫反应许多基因工程药物是参与人体一些生理功能所必需的蛋白质 极微量可产生显著的效应 肝素 肝素是由葡萄糖胺和葡萄糖醛酸交联而成的粘多糖酯 分子量0 5 3万其生物活性不一 仅低分子的1 3部分有较强的抗凝作用 高分子部分易致出血 血小板减少 脂质代谢异常等不良反应近年国内外研究人员致力于低分子肝素的开发 将肝素经化学或酶解聚后生成平均分子量在4000 6