13-1氨基酸类药物

1、 生化药物的定义、分类、特点生化药物的定义、分类、特点定义定义：具体运用生物化学研究方法，从生物体具体运用生物化学研究方法，从生物体中经提取、分离、纯化等手段获得的天然存在中经提取、分离、纯化等手段获得的天然存在的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性物质，通称生化药物物质，通称生化药物(Biochemical medicine)(Biochemical medicine)。酶类药物酶类药物辅酶类药物辅酶类药物核苷酸与核酸类药物核苷酸与核酸类药物多肽类药物多肽类药物氨基酸类药

2、物氨基酸类药物蛋白质类药物蛋白质类药物多糖类药物多糖类药物脂类药物脂类药物分分 类类特特 点点1一般生物学特性：一般生物学特性：1天然生物药物是生物进化与自然选择的结果、天然生物药物是生物进化与自然选择的结果、组成、组成、结构常较复杂，分子量一般较大，生物活性受到多结构常较复杂，分子量一般较大，生物活性受到多种因素影响；种因素影响；来源于生物体来源于生物体或其基因表达产物及其修饰物，或其基因表达产物及其修饰物，活活性高，针对性强，性高，针对性强，具有补充调整、增强、抑制、具有补充调整、增强、抑制、替换或纠正代谢失调的功能。替换或纠正代谢失调的功能。一般比化学药物更一般比化学药物更合理和更有效，

3、毒性较低、安全性较高，副作用合理和更有效，毒性较低、安全性较高，副作用较小。较小。2天然生物药物是新型生物药物的先导物，天然生物药物是新型生物药物的先导物，通过通过合理药物设计，可以创制疗效更高，作用更专合理药物设计，可以创制疗效更高，作用更专一，更易为机体接受，副作用与不良反应更小一，更易为机体接受，副作用与不良反应更小的新药。的新药。3特特 点点2 2特殊生物学特性：特殊生物学特性：1种属特异性种属特异性免疫原性免疫原性2非预期的多向性活性，一种细胞因子非预期的多向性活性，一种细胞因子可有多种生物活性，多种细胞因子通可有多种生物活性，多种细胞因子通过网络效应可产生同种生物活性。过网络效应可

4、产生同种生物活性。3特特 点点3 3化学特性：化学特性：1含量低、杂质多、工艺复杂、含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；收率低、技术要求高；结构复杂，生物活性受空间结构复杂，生物活性受空间结构严格限制，稳定性差；结构严格限制，稳定性差；2剂量小，活性高，剂量小，活性高，对制品的均一性，对制品的均一性，有效性，安全性，稳定性，生物活性有效性，安全性，稳定性，生物活性要求严格。故常有国际标准品的对照要求严格。故常有国际标准品的对照品作为测试对照。品作为测试对照。3有机溶剂分级分离、等电沉淀有机溶剂分级分离、等电沉淀-粗提物。粗提物。离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术离子交换层析、凝胶层析

5、、超滤等技术-提高了产品的纯度和收率提高了产品的纯度和收率多种层析技术、超速离心等多种层析技术、超速离心等-高纯度的生化药物高纯度的生化药物尿激酶从每尿激酶从每1mg1mg蛋白质活力不得少于蛋白质活力不得少于3500035000单位提单位提高到高到100000100000单位，高于英国药典及欧洲药典水平单位，高于英国药典及欧洲药典水平（7000070000单位），与日本药典相同。单位），与日本药典相同。胰岛素，激肽释放酶都与国外先进水平相当。胰岛素，激肽释放酶都与国外先进水平相当。辅酶辅酶A A标准从标准从220U/mg220U/mg提高到提高到250u/mg250u/mg。肝素钠出口产品也超

6、过国外药典标准肝素钠出口产品也超过国外药典标准生物药物的资源生物药物的资源植植 物物动动 物物动物脏器动物脏器血液、分泌物及其它代谢物血液、分泌物及其它代谢物微微 生生 物物海海 洋洋 生生 物物毒蜥Exendin-4Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的是自毒蜥唾液中提取的一种多肽，研究发现该多肽与人体一种多肽，研究发现该多肽与人体内的内的GLP-1GLP-1在序列上有在序列上有5353的同源的同源性，同性，同GLP-1GLP-1一样具有促进胰岛素一样具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护胰岛胰岛细胞等作用。细胞等作用。20052005年经年经FDAFDA

7、批准用于二型糖尿病的治疗。批准用于二型糖尿病的治疗。ExenatideExenatide是是Exendin-4Exendin-4的人工合成的人工合成品。品。Exenatide(艾塞那肽) 麻省麻省TransmolecularTransmolecular公司公司的科学家将放射性的科学家将放射性I I131131附着于自蝎子毒液中提取的附着于自蝎子毒液中提取的一种多肽制成药物，研究发一种多肽制成药物，研究发现该药物具有靶向性，对晚现该药物具有靶向性，对晚期神经胶质瘤有较好疗效，期神经胶质瘤有较好疗效，患者只需要从外部注射这种患者只需要从外部注射这种化合物，而无需再进行化疗化合物，而无需再进行化疗或

8、放射治疗。该药物目前仍或放射治疗。该药物目前仍处于临床研究阶段。处于临床研究阶段。蝎蝎 毒毒 肽肽微微 生生 物物1利用微生物作为工具利用微生物作为工具微生物的代谢物微生物的代谢物 2微生物菌体微生物菌体3海海 洋洋 生生 物物1海藻类：海藻类：已知的海藻有已知的海藻有1万多种万多种海洋动物类：海洋动物类：腔肠动物类、节腔肠动物类、节肢动物类、肢动物类、 软体动物类、鱼类、软体动物类、鱼类、爬行动爬行动 物类、海洋哺乳动物类物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：海洋微生物：3僧袍芋螺齐考诺肽齐考诺肽（ziconotideziconotide）最初由僧袍芋螺中提取，最初由僧袍芋螺中提取，现已人工合成

9、，是一种现已人工合成，是一种神经细胞钙通道阻断剂。神经细胞钙通道阻断剂。作为一种非阿片类镇痛作为一种非阿片类镇痛药物，用于治疗严重的药物，用于治疗严重的慢性神经性疼痛，其鞘慢性神经性疼痛，其鞘内注射剂经内注射剂经FDAFDA批准批准于于20052005年年上市上市。 齐考诺肽（齐考诺肽（ziconotide）DidemninDidemnin B B是一种由是一种由7 7个氨基酸和个氨基酸和2 2个羧个羧酸组成的带有分枝的环缩肽酸组成的带有分枝的环缩肽, ,既能抑制既能抑制蛋白质的合成蛋白质的合成, ,也能抑制也能抑制DNADNA、RNARNA的合的合成成, ,对黑色素瘤对黑色素瘤B16B16细

10、胞周期作用的研究细胞周期作用的研究表明表明, ,它可杀伤各期细胞它可杀伤各期细胞, ,尤以尤以G1G1至至S S期期细胞敏感细胞敏感 ，它可快速完全介导，它可快速完全介导HL-60HL-60细细胞凋亡。目前胞凋亡。目前DideminDidemin B B已能够人工全已能够人工全合成合成, ,该药完成了临床该药完成了临床期实验期实验, ,最有希最有希望开发成治疗癌症的新药。此外第二代望开发成治疗癌症的新药。此外第二代didemninsdidemnins- -脱氢脱氢didemninsdidemnins B(aplidine)现也已进入临床实验。现也已进入临床实验。 海鞘海鞘来源的抗癌肽来源的抗癌

11、肽 Didemnin B海兔体内存在着多种结构独特、海兔体内存在着多种结构独特、生理功能各异的次生代谢产物生理功能各异的次生代谢产物, ,如萜类、毒素、甾体、大环内如萜类、毒素、甾体、大环内酯及肽类等酯及肽类等, ,其中肽类化合物尤其中肽类化合物尤为引人注目。其中为引人注目。其中 Dolastatin15Dolastatin15和和Dolastatin10Dolastatin10已经完成全合成已经完成全合成, ,并正在美国进并正在美国进行行期和期和期临床试验期临床试验, ,主要用主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。疗

12、。 海兔来源的抗癌作用肽海兔来源的抗癌作用肽第一节第一节 氨基酸类药物氨基酸类药物（一）氨基酸类的分类（一）氨基酸类的分类1蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸：编码氨基酸：编码氨基酸非蛋白氨基酸：非蛋白氨基酸：D D型氨基酸、型氨基酸、- -氨基氨基酸、酸、- -氨基酸等氨基酸等2衍生氨基酸：衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等磷葡精氨酸等 34必需氨基酸：必需氨基酸：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等酸等8 8种种 非必需氨基酸及半必需氨基酸非必需氨基酸及半必需氨基酸 5一

13、、概述一、概述 氨基酸的营养价值及其与疾病的关系氨基酸的营养价值及其与疾病的关系 治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物 治疗肝病的氨基酸及其衍生物治疗肝病的氨基酸及其衍生物 治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物 用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物 其他氨基酸类药物的临床应用其他氨基酸类药物的临床应用（二）氨基酸及其衍生物在医药中的应用（二）氨基酸及其衍生物在医药中的应用二、氨基酸的生产方法二、氨基酸的生产方法蛋白水解法：蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸胱氨酸、半胱氨酸 化学合成法：化学合成法：甘氨酸、蛋氨

14、酸、丙氨甘氨酸、蛋氨酸、丙氨 酸、苯丙氨酸、丝氨酸等酸、苯丙氨酸、丝氨酸等发酵法：发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨 酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜 氨酸、赖氨酸、亮氨酸等氨酸、赖氨酸、亮氨酸等酶法：酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等微生物生物合成法微生物生物合成法：L-丝氨酸等丝氨酸等（一）水解法（一）水解法1 1、基本原理及其过程：、基本原理及其过程： 水解水解分离分离精制结晶精制结晶（1 1）蛋白质水解）蛋白质水解 酸水解法：水解迅速，产物为酸水解法：水解迅速，产物为L L型氨基酸（有活性）型氨基酸（

15、有活性） （6 61010mol/LHClmol/LHCl或或8mol/LH8mol/LH2 2SOSO4 4) )注意注意：酸水解中色氨酸全部被破坏酸水解中色氨酸全部被破坏含羟基的含羟基的丝氨酸、酪丝氨酸、酪氨酸部分被破坏氨酸部分被破坏水解产物可与醛基化合物生成一类黑色物水解产物可与醛基化合物生成一类黑色物质，而使水解液呈黑色，需脱色处理质，而使水解液呈黑色，需脱色处理u碱水解法：产物为碱水解法：产物为D D型氨基酸（消旋体，无活性）型氨基酸（消旋体，无活性） （6mol/LNaOH6mol/LNaOH或或4mol/LBa(OH)4mol/LBa(OH)2 2）u酶水解法：生产水解蛋白和蛋白

16、胨，最温和酶水解法：生产水解蛋白和蛋白胨，最温和 ( (蛋白水解酶蛋白水解酶) )（2 2）氨基酸的分离方法）氨基酸的分离方法溶解度法、特殊试剂法、吸附法、离子交换法溶解度法、特殊试剂法、吸附法、离子交换法 溶解度法：溶解度的差异溶解度法：溶解度的差异 特殊试剂法：特殊试剂法：游离的精氨酸苯亚甲基精氨酸精氨酸苯甲醛游离的组氨酸汞盐组氨酸游离的亮氨酸盐亮氨酸磺酸邻二甲苯处理氨水 HClgCl2H4（3 3）氨基酸的精制方法）氨基酸的精制方法 结晶、重结晶、溶解度与重结晶结合结晶、重结晶、溶解度与重结晶结合吸附法：吸附剂对氨基酸的吸附能力不同吸附法：吸附剂对氨基酸的吸附能力不同离子交换法：离子交换

17、剂对氨基酸的吸附力不同离子交换法：离子交换剂对氨基酸的吸附力不同2 2、水解法生产、水解法生产L L- -胱氨酸胱氨酸 特点特点pI5.05pI5.05，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，可溶于无机酸或无机碱，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，可溶于无机酸或无机碱工艺：工艺：胱氨酸滤液粗品滤液粗品水解液毛或发）氨水中和（、活性炭粗制：）中和（、活性炭粗制：）中和（酸水解 LpHClpHNaOHlpHaOH0 . 45 . 3H8 . 4HC8 . 4N问题：问题： 1 1、分离、分离L-L-胱氨酸的原理？胱氨酸的原理？ 2 2、为什么要加活性炭？、为什么要加活性炭？ 3 3、粗品、粗品中除了具有中除了具有L-L-

18、胱氨酸外，还可能含胱氨酸外，还可能含有什么氨基酸？（上网查查）有什么氨基酸？（上网查查）（二）发酵法（二）发酵法1 1、基本原理及过程、基本原理及过程 基本原理：利用微生物酶的作用，将培养基中有机基本原理：利用微生物酶的作用，将培养基中有机物转化为细胞或其他有机物的过程。物转化为细胞或其他有机物的过程。 过程：过程： 培养基的配置与灭菌处理、菌种诱变与选育、菌培养基的配置与灭菌处理、菌种诱变与选育、菌种的培养、灭菌与接种发酵、产品提取与分离纯化种的培养、灭菌与接种发酵、产品提取与分离纯化2 2、L-L-赖氨酸的制备（发酵法）赖氨酸的制备（发酵法） 赖氨酸的性质及作用：赖氨酸的性质及作用： 发酵

19、法的工艺：发酵法的工艺：原料：黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、诺原料：黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、诺卡杆菌卡杆菌碳源：葡萄糖、醋酸、乙醇、石蜡碳源：葡萄糖、醋酸、乙醇、石蜡工艺流程工艺流程工艺控制要点工艺控制要点工艺控制要点工艺控制要点A A、菌种培养：斜面培养基、菌种培养：斜面培养基B B、灭菌发酵：发酵温度（前期、灭菌发酵：发酵温度（前期3232、中后期、中后期3030）、发酵）、发酵pHpH值（值（6.56.57.07.0）C C、发酵液的处理：先除去菌体和杂质离子，再对、发酵液的处理：先除去菌体和杂质离子，再对发酵液进行提取发酵液进行提取 除去菌体和杂质离子的方

20、法除去菌体和杂质离子的方法：离心分离、加絮凝剂法：离心分离、加絮凝剂法 发酵液的提取方法：发酵液的提取方法：离子交换树脂法、沉淀法、有机溶剂离子交换树脂法、沉淀法、有机溶剂抽提法抽提法问题：为什么可以用阳离子交换树脂法莱提取？问题：为什么可以用阳离子交换树脂法莱提取？D D、浓缩结晶、浓缩结晶E E、精制（重结晶）、精制（重结晶）F F、检验、检验（三）酶法（三）酶法特定酶作用下转化为相应的氨基酸。特定酶作用下转化为相应的氨基酸。1 1、原理、原理微生物、植微生物、植物细胞、动物细胞、动物细胞或酶物细胞或酶进行固定化进行固定化制备制备（化学合成，生物合成，天然存在）（化学合成，生物合成，天然存

21、在）生物反应器生物反应器含氨基酸的反应液含氨基酸的反应液2、酶转化法生产氨基酸的过程、酶转化法生产氨基酸的过程底底 物物合成合成结结 构构分子量分子量等电点等电点性性 质质溶解性溶解性L-AspL-Ala HOOCCHNH2COOHCH2CHNH2COOHH3C133.1089.092.776.0酸性氨酸性氨基酸基酸中性氨中性氨基酸基酸溶于水和溶于水和盐酸，不盐酸，不溶于乙醇溶于乙醇和乙醚和乙醚在水中有一在水中有一定溶解性，定溶解性，不溶于丙酮不溶于丙酮及乙醚及乙醚3 3、L L- -天冬氨酸和天冬氨酸和L L- -丙氨酸的生产丙氨酸的生产（1 1） L L- -天冬氨酸和天冬氨酸和L L-

22、-丙氨酸的性质丙氨酸的性质HOOCCHCOOHCHHOOCCHNH2COOHCH2CHNH2COOHH3C+CO2天冬氨酸酶天冬氨酸酶L-Asp脱羧酶脱羧酶（2 2）酶转化反应）酶转化反应（丁烯二酸）（丁烯二酸）（L-丙氨酸）丙氨酸）（L-天冬氨酸）天冬氨酸）（3 3）工艺路线）工艺路线固定化固定化 L-Asp脱羧酶脱羧酶转化液转化液B延胡索酸延胡索酸+ NH3固定化固定化 天冬氨酸酶天冬氨酸酶转化液转化液AL-Asp粗品粗品L-Asp精品精品L-Ala粗品粗品L-Ala精品精品泵泵储储罐罐反应产物反应产物离心机离心机母母液液回回收收固定化酶柱子晶体晶体 L-AspL-AspL-Asp延胡索延胡索酸氨盐酸氨盐工工 艺艺 路路 线线 示示 意意 图图（4 4）工艺控制要点）工艺控制要点菌种的培养：菌种的培养：大肠杆菌（大肠杆菌（E.coilE.coil）AS1.881AS1.881的培养的培养含天冬氨酸酶含天冬氨酸酶德阿昆哈假单胞（德阿昆哈假单胞（Pseudomonas dacunhae)68Pseudomonas dacunhae)68变异株的培养变异株的培养含含L-L-天天