preface教学知识课件

1、生物大分子药物分析选论生物大分子药物分析选论 12021/3/14 教学目的教学目的: 了解国际生物大分子药物发展的方向。了解国际生物大分子药物发展的方向。 了解生物分析技术在药物质量控制及药物了解生物分析技术在药物质量控制及药物 相关基础研究中的应用。相关基础研究中的应用。 教学模式教学模式: 相互学习相互学习,发挥双方的主观能动性。发挥双方的主观能动性。 1:3 规律规律 22021/3/14 l 课程主要内容及学时分配课程主要内容及学时分配 一、生物大分子药物分析概述一、生物大分子药物分析概述 二、酶法分析二、酶法分析 三、免疫分析三、免疫分析 四、生物质谱四、生物质谱 五、色谱分析五、

2、色谱分析 六、多肽药物分析六、多肽药物分析 七、糖类药物分析七、糖类药物分析 八、重组蛋白及其修饰物分析八、重组蛋白及其修饰物分析 九、生物大分子研究前沿文献阅读与交流九、生物大分子研究前沿文献阅读与交流 总学时总学时:34,每周每周2个学时个学时,18周结束。周结束。 32021/3/14 一、生物大分子药物简介一、生物大分子药物简介 1.1 1.1 生物大分子生物大分子(biomacromolecule) 生物大分子是由低相对分子量的有机化合物经过聚合而成的生物大分子是由低相对分子量的有机化合物经过聚合而成的多多 分子体系分子体系。生物大分子大多数是由简单的组成单位聚合而成的。生物大分子大

3、多数是由简单的组成单位聚合而成的, ,如如 蛋白质的组成单位是蛋白质的组成单位是氨基酸氨基酸, ,核酸的组成单位是核酸的组成单位是核苷酸核苷酸,多糖的组成多糖的组成 单位是单糖。单位是单糖。 在生物大分子中除主要的蛋白质与核酸外在生物大分子中除主要的蛋白质与核酸外, ,另外还有糖、脂类另外还有糖、脂类 和它们相互结合的产物。如和它们相互结合的产物。如糖蛋白糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。、脂蛋白、核蛋白等。 其其分子量分子量较大较大,结构也比较复杂。蛋白质的分子量在一万至数结构也比较复杂。蛋白质的分子量在一万至数 万左右万左右, ,核酸的分子量有的竟达上百万核酸的分子量有的竟达上百万,多糖的分子量从

4、几万到上百多糖的分子量从几万到上百 万。且具有多级结构万。且具有多级结构(一一,二二,三三,四四)。他们是有生命的分子。他们是有生命的分子,一旦高级一旦高级 结构变化结构变化,生命也将结束生命也将结束. 42021/3/14 生物大分子是构成生命的基础物质。它们在体内的运动和变化生物大分子是构成生命的基础物质。它们在体内的运动和变化 体现着重要的生理功能。如进行新陈代谢供给维持生命需要的体现着重要的生理功能。如进行新陈代谢供给维持生命需要的 能量与物质、传递遗传信息、控制能量与物质、传递遗传信息、控制胚胎胚胎分化、促进生长发育、分化、促进生长发育、 产生免疫功能等等。产生免疫功能等等。 1.2

5、 生物大分子药物生物大分子药物 用来治疗预防或诊断疾病的用来治疗预防或诊断疾病的生物体内大分子物质或人工设计并制生物体内大分子物质或人工设计并制 备的大分子物质。备的大分子物质。 52021/3/14 二、生物大分子药物的特点二、生物大分子药物的特点 干扰素- 分子量 = 19,625道尔顿 165个氨基酸 抗体（IgG） 分子量 = 150,000道尔顿 1,300个氨基酸 阿司匹林 分子量 = 180道尔顿 0个氨基酸 62021/3/14 2.1 2.1 结构复杂结构复杂 72021/3/14 基因治疗药物腺病毒(adenovirus,Adv)载体: hIL2 Adv/hIL2（80 n

6、m） 2.2 制备工艺复杂 92021/3/14 2.3 生物活性强生物活性强 剂量小剂量小,多为微克级。多为微克级。 2.4 其它其它: 剂型单调剂型单调,给药途径以注射为主。给药途径以注射为主。 低温储存低温储存. 102021/3/14 三、生物大分子药物分析方法三、生物大分子药物分析方法 化学药的分析化学药的分析: 物理的物理的,化学的及物理化学方法结合部分生物学方法。化学的及物理化学方法结合部分生物学方法。 化学反应化学反应,色谱色谱,光谱。光谱。 生物大分子药物生物大分子药物 生物学方法比重较大生物学方法比重较大,结合物理的结合物理的,化学的及物理化化学的及物理化 学方法学方法 酶

7、分析法酶分析法 免疫分析法免疫分析法 生物鉴定等生物鉴定等 112021/3/14 122021/3/14 132021/3/14 142021/3/14 152021/3/14 162021/3/14 172021/3/14 药物分类药物分类: :中药中药, ,化学药化学药, ,生物制品生物制品 治疗用生物制品治疗用生物制品 1.未在国内外上市销售的生物制品。未在国内外上市销售的生物制品。 2.单克隆抗体。单克隆抗体。 3.基因治疗、体细胞治疗及其制品。基因治疗、体细胞治疗及其制品。 4.变态反应原制品。变态反应原制品。 5.由人的、动物的组织或者体液提取的由人的、动物的组织或者体液提取的,

8、 ,或者通过发酵制备的或者通过发酵制备的 具有生物活性的多组份制品。具有生物活性的多组份制品。 6.由已上市销售生物制品组成新的复方制品。由已上市销售生物制品组成新的复方制品。 7.已在国外上市销售但尚未在国内上市销售的生物制品。已在国外上市销售但尚未在国内上市销售的生物制品。 8.含未经批准菌种制备的微生态制品。含未经批准菌种制备的微生态制品。 182021/3/14 9.与已上市销售制品结构不完全相同且国内外均未上市销售的制品与已上市销售制品结构不完全相同且国内外均未上市销售的制品 （包括氨基酸位点突变、缺失（包括氨基酸位点突变、缺失,因表达系统不同而产生、消除或者因表达系统不同而产生、消

9、除或者 改变翻译后修饰改变翻译后修饰,对产物进行化学修饰等）。对产物进行化学修饰等）。 10.与已上市销售制品制备方法不同的制品（例如采用不同表达体系、与已上市销售制品制备方法不同的制品（例如采用不同表达体系、 宿主细胞等）。宿主细胞等）。 11.首次采用首次采用DNA重组技术制备的制品（例如以重组技术替代合成技重组技术制备的制品（例如以重组技术替代合成技 术、生物组织提取或者发酵技术等）。术、生物组织提取或者发酵技术等）。 12.国内外尚未上市销售的由非注射途径改为注射途径给药国内外尚未上市销售的由非注射途径改为注射途径给药,或者由局或者由局 部用药改为全身给药的制品。部用药改为全身给药的制

10、品。 13.改变已上市销售制品的剂型但不改变给药途径的生物制品。改变已上市销售制品的剂型但不改变给药途径的生物制品。 14.改变给药途径的生物制品（不包括上述改变给药途径的生物制品（不包括上述12项）。项）。 15.已有国家药品标准的生物制品。已有国家药品标准的生物制品。 192021/3/14 2014 FDA drug approvals NATURE REVIEWS | DRUG DISCOVERY VOLUME 14 | FEBRUARY 2015 | 77 The Center for Drug Evaluation and Research (CDER) approved a la

11、ndmark 41 new therapeutics in 2014, including 11 biologics. Approvals were up by over 50% from the 27 approved in 2013, and up 30% from the 5-year average of 31.6 per year. 202021/3/14 212021/3/14 222021/3/14 232021/3/14 242021/3/14 252021/3/14 The list includes a fair amount of competitive bunching

12、, with drug companies seeking approvals for agents that act on the same proven targets and indications. The agency approved four new drugs for type 2 diabetes, for example, but dapagliflozin and empagliflozin were respectively the second- and third in-class sodiumglucose cotransporter 2 (SGLT2) inhi

13、bitors, and albiglutide and dulaglutide were respectively the fourth- and fifth-in-class glucagon-like peptide 1 (GLP1)-receptor agonists. “There is some of that herd mentality here,”. 262021/3/14 Exendin-4 人体内源性的人体内源性的GLP-1有两种形式有两种形式:GLP-1（7-36）-NH2和和GLP-1（7-37）, 前者较后者在前者较后者在C末端缺少一个末端缺少一个Gly,但末端是酰胺

14、化的。其但末端是酰胺化的。其N末端的末端的His-Ala结结 构是人体内构是人体内DPP-4酶的识别序列酶的识别序列,可迅速被切去可迅速被切去,酶切后的产物失去降糖活性酶切后的产物失去降糖活性 且是原形多肽的竞争性抑制剂。且是原形多肽的竞争性抑制剂。GLP-1具有明确的降血糖活性具有明确的降血糖活性, 但由于半衰期过短但由于半衰期过短,原形难以直接用于临床。原形难以直接用于临床。 272021/3/14 GLP-1的天然受体激动剂 上图显示的是上图显示的是Exendin-4的分子结构的分子结构,该分子是源于美洲巨该分子是源于美洲巨 蜥唾液的一种天然多肽蜥唾液的一种天然多肽,它与它与GLP-1有

15、有53%的序列同源性的序列同源性,是是 GLP-1受体的天然激动剂。由于受体的天然激动剂。由于N端结构为端结构为His-Gly,该分子可该分子可 有效抵抗有效抵抗DPP-4的酶解的酶解,其体内半衰期为其体内半衰期为3.3-4小时小时,每天注射两每天注射两 针。针。 282021/3/14 Liraglutida利拉鲁肽利拉鲁肽 Arg34Lys26-(N-(-Glu(N-hexadecanoyl)-GLP-17-37 Victoza contains liraglutide, an analog of human GLP-1 and acts as a GLP-1 receptor agoni

16、st. The peptide precursor of liraglutide, produced by a process that includes expression of recombinant DNA in Saccharomyces cerevisiae, has been engineered to be 97% homologous to native human GLP-1 by substituting arginine for lysine at position 34. Liraglutide is made by attaching a C-16 fatty ac

17、id (palmitic acid) with a glutamic acid spacer on the remaining lysine residue at position 26 of the peptide precursor. 292021/3/14 Liraglutide is a once-daily GLP-1 derivative for the treatment of type 2 diabetes. GLP-1, in its natural form, is short-lived in the body (the half- life after subcutan

18、eous injection is approximately one hour), so it is not very useful as a therapeutic agent. However, liraglutide has a half- life after subcutaneous injection of 1115 hours, making it suitable for once-daily dosing. The prolonged action of liraglutide is achieved by attaching a fatty acid molecule a

19、t one position of the GLP-1 molecule, enabling it to bind to albumin within the subcutaneous tissue and bloodstream. The active GLP-1 is then released from albumin at a slow, consistent rate. Binding with albumin also results in slower degradation and reduced elimination of liraglutide from the circ

20、ulation by the kidneys compared to GLP-1. 302021/3/14 Albiglutide阿必鲁肽阿必鲁肽 Albiglutide is a glucagon-like peptide-1 agonist (GLP-1) biologic drug indicated in the treatment of type 2 diabetes. It is marketed under the brands Eperzan and Tanzeum by GSK (GlaxoSmithKline). It is a dipeptidyl peptidase-4

21、- resistant glucagon-like peptide-1 dimer fused to human albumin. 312021/3/14 Dulaglutide杜拉鲁肽杜拉鲁肽 Dulaglutide is a novel glucagon-like peptide-1 agonist (GLP-1) biologic drug consisting of a dipeptidyl peptidase-IV-protected GLP-1 analogue covalently linked to a human IgG4-Fc heavy chain by a small

22、peptide linker. Dulaglutide is indicated in the treatment of type 2 diabetes and can be used once a week. 322021/3/14 Dulaglutide is a human GLP-1 receptor agonist with 90% amino acid sequence homology to endogenous human GLP-1 (7-37). Dulaglutide activates the GLP-1 receptor, a membrane- bound cell

23、-surface receptor coupled to adenylyl cyclase in pancreatic beta cells. Dulaglutide increases intracellular cyclic AMP (cAMP) in beta cells leading to glucose-dependent insulin release. Dulaglutide also decreases glucagon secretion and slows gastric emptying. 332021/3/14 342021/3/14 Give us clues fo

24、r new drug development: Follow target:PAR1 Follow disease: diabetes Follow structure: modify structure( PEG, BSA,Fc) 352021/3/14 The most exciting approvals: Merck when PD-1 binds its ligand, the T cell receives an inhibitory signal leading to T cell anergy 无反应性无反应性 and blockade of anti tumour immun

25、e response. Instead of directly targeting tumor tissue to induce tumor cell death, pembrolizumab acts as a checkpoint inhibitor to stimulate immune responses to eliminate cancer cells. 382021/3/14 Nivolumab Nivolumab is a human immunoglobulin G4 (IgG4) monoclonal antibody that binds to the programme

26、d cell death 1 (PD-1) receptor and selectively blocks interaction with its programmed death ligands PD-L1 and PD-L2. Upregulation of PD-1 ligands occurs in some tumors and signalling through this pathway can contribute to inhibition of active T-cell immune surveillance 盯梢盯梢,监督监督 of tumour tissue. 39

27、2021/3/14 Blocking PD-1 activity has been shown to lead to decreased tumour growth in mouse tumour models. It is indicated for use in patients with unresectable (cannot be surgically removed) or metastatic melanoma 转移性黑素瘤; who no longer respond to other drugs. Nivolumab is administered as an intrave

28、nous infusion over 60 minutes every 2 weeks. 402021/3/14 恒瑞医药恒瑞医药: PD-1单抗单抗海外授权海外授权,输出输出“中国创造中国创造”具划时代意义具划时代意义 9月月3日日,恒瑞医药发布公告称恒瑞医药发布公告称,公司与美国公司与美国Incyte公司协议共同开发公司协议共同开发PD-1 单抗单抗SHR1210,授予其大中华区以外地区的全球独家临床开发和市场销售授予其大中华区以外地区的全球独家临床开发和市场销售 权利权利,协议总计协议总计7.7亿美元亿美元。 公司向公司向美国创新型企业美国创新型企业转让自主创新的生物药转让自主创新的生物

29、药,在我国医药行业发在我国医药行业发 展史上具有重大意义展史上具有重大意义,同时也标志着公司由单纯的化学药企业向同时也标志着公司由单纯的化学药企业向 生物制药企业的成功跨界生物制药企业的成功跨界,以及从仿制到以及从仿制到“引领创新引领创新”的巨大跨越。的巨大跨越。 412021/3/14 Break-downs 1 The FDA approved 9 (22%) oncology drugs last year, compared with 9 (33%) in 2013 and 13 (33%) in 2012. 2 Infectious diseases also scored 9 (2

30、2%) approvals, up from 3 (11%) in 2013 422021/3/14 432021/3/14 3 2014 was the biggest year to date for orphan-drug approvals, with 17 (41%) orphan designees in the approval cohort. 4 The agency also approved 9 (22%) breakthrough designees in 2014. 442021/3/14 5 The CDER approval list included 11 (27

31、%) biologics, up from just 2 (7%) in 2013 and 6 (1529%) in each of the years 20092012. 6 The agency approved 8 drugs (20%) using the accelerated approval pathway. 452021/3/14 462021/3/14 472021/3/14 482021/3/14 492021/3/14 Praluent (July 24, 2015) Praluent is an antibody that targets a specific protein, called PCSK9, which works by re