生物制药工艺学生化药物制造工艺

生物制药工艺学生化药物制造工艺第1页/共37页生物药物的类别（一）天然生物药物

1.微生物药物microbilmedicine2.生化药物（含海洋药物）Biochemicalmedicine（Marinemedicine）（二）生物技术药物（新生物制品）

1.DNA重组药物（DNArecombinantmedicine）——基因工程与蛋白质工程药物

2.基因药物（三）合成或半合成生物药物第2页/共37页聚乙二醇化技术原理屏蔽效应BECDA减少酶的降解降低清除率提高溶解度降低免疫反应性降低免疫原性第3页/共37页经典案例——PEGASYSIFNINTERONPEGASYS分布容积，L31–9880*6–14†清除率，mL/h11,800–16,1701,54080吸收半衰期，h2.34.650峰/谷比值无限1001.5-2.0清除半衰期，h2–5»4077第4页/共37页生化药物制造工艺

第十三章第5页/共37页生化药物的定义、分类、特点定义：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物质，通称生化药物(Biochemicalmedicine)。第6页/共37页酶类药物辅酶类药物核苷酸与核酸类药物多肽类药物氨基酸类药物蛋白质类药物多糖类药物脂类药物分类第7页/共37页生化药物特性1．药理学特性：1

药理活性高，针对性强毒副作用少，营养价值高2生理副作用常有发生

免疫原反应过敏反应3第8页/共37页生化药物特性2．化学特性：1含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；结构复杂，生物活性受空间结构严格限制，稳定性差；2易染菌、腐败3第9页/共37页

3.天然生化药物是新型生物药物的先导物:

通过合理药物设计，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的新药。GLP-1具有明确的降血糖活性，但由于半衰期过短，原形难以直接用于临床先导物分子改构及受体天然激动剂的筛选，代表性药物是Exendin-4化学修饰，代表药物是NovoNordisk公司的Liraglutide融合蛋白，代表药物是HGS公司的Albugon（融合白蛋白）生化药物特性第10页/共37页GLP-1的结构

人体内源性的GLP-1有两种形式：GLP-1（7-36）-NH2和GLP-1（7-37），前者较后者在C末端缺少一个Gly，但末端是酰胺化的。其N末端的His-Ala结构是人体内DPP-4酶的识别序列，可迅速被切去，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。第11页/共37页GLP-1的天然受体激动剂

上图显示的是Exendin-4的分子结构，该分子是源于美洲巨蜥唾液的一种天然多肽，它与GLP-1有53%的序列同源性，是GLP-1受体的天然激动剂。由于N端结构为His-Gly，该分子可有效抵抗DPP-4的酶解，其体内半衰期为3.3-4小时，每天注射两针。第12页/共37页GLP-1的结构改造

上图显示的是NovoNordisk公司基于GLP-1研发的Liraglutide，该分子第34位Lys突变为Arg，第26位Lys软脂酸修饰后可与体内的白蛋白结合。与白蛋白偶合后的分子一方面可以有效的抵抗酶解，另一方面可显著延长体内半衰期(12.6小时)，该药物在临床上可实现每天注射一针。第13页/共37页GLP-1的结构改造

上图显示的是采用PEG修饰GLP-1的结构，通过对GLP-1第34位Lys进行选择性修饰可显著提高GLP-1对DPP-4的抵抗能力（酶解半衰期自9.6min延长至88.1min），而其生物学活力保持良好（PEG-GLP-1生物学活力是GLP-1原形多肽的93%）。第14页/共37页80-90年代70-80年代50-70年代有机溶剂分级分离、等电沉淀--------粗提物

100余种离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术--------提高了产品的纯度和收率

350余种多种层析技术、超速离心等--------高纯度的生化药物

500多种第15页/共37页生化药物的资源植物动物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微生物海洋生物第16页/共37页主要从以下脏器中制取生化药物第17页/共37页毒蜥Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的一种多肽，研究发现该多肽与人体内的GLP-1在序列上有53％的同源性，同GLP-1一样具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护胰岛β细胞等作用。2005年经FDA批准用于二型糖尿病的治疗。Exenatide是Exendin-4的人工合成品。Exenatide第18页/共37页麻省Transmolecular公司的科学家将放射性I－131附着于自蝎子毒液中提取的一种多肽制成药物，研究发现该药物具有靶向性，对晚期神经胶质瘤有较好疗效，患者只需要从外部注射这种化合物，而无需再进行化疗或放射治疗。该药物目前仍处于临床研究阶段。蝎毒肽第19页/共37页微生物1利用微生物作为工具微生物的代谢物2微生物菌体3第20页/共37页海洋生物1海藻类：已知的海藻有1万多种海洋动物类：腔肠动物类、节肢动物类、软体动物类、鱼类、爬行动物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：3第21页/共37页僧袍芋螺齐考诺肽（ziconotide）最初由僧袍芋螺中提取，现已人工合成，是一种神经细胞钙通道阻断剂。作为一种非阿片类镇痛药物，用于治疗严重的慢性神经性疼痛，其鞘内注射剂经FDA批准于2005年上市。

齐考诺肽（ziconotide）第22页/共37页DidemninB是一种由7个氨基酸和2个羧酸组成的带有分枝的环缩肽,既能抑制蛋白质的合成,也能抑制DNA、RNA的合成,对黑色素瘤B16细胞周期作用的研究表明,它可杀伤各期细胞,尤以G1至S期细胞敏感，它可快速完全介导HL-60细胞凋亡。目前DideminB已能够人工全合成,该药完成了临床Ⅱ期实验,最有希望开发成治疗癌症的新药。此外第二代didemnins-脱氢didemninsB(aplidine)现也已进入临床实验。

海鞘来源的抗癌肽

DidemninB第23页/共37页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,如萜类、毒素、甾体、大环内酯及肽类等,其中肽类化合物尤为引人注目。其中Dolastatin15和Dolastatin10已经完成全合成,并正在美国进行Ⅰ期和Ⅱ期临床试验,主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。

海兔来源的抗癌作用肽第24页/共37页第一节氨基酸类药物第25页/共37页氨基酸类的分类1蛋白质氨基酸：编码氨基酸非蛋白氨基酸：D型氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等2衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等

3第26页/共37页第27页/共37页氨基酸的生产方法蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、赖氨酸、亮氨酸等化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸等酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等第28页/共37页水解氨基酸分离

精制氨基酸蛋白质酸水解法碱水解法酶水解法溶解度法特殊试剂吸附法吸附法离子交换法结晶重结晶蛋白质水解法第29页/共37页微生物，植物细胞，动物细胞化学合成，生物合成，天然存在底物(AA前体)生物反应器含L-AA反应液L-AA酶转化法生产L-AA流程第30页/共37页结构分子量等电点性质溶解性L-AspL-Ala

L-Asp和L-Ala的结构与性质133.1089.092.776.0酸性氨基酸中性氨基酸溶于水和盐酸，不溶于乙醇和乙醚在水中有一定溶解性，不溶于丙酮及乙醚第31页/共37页+CO2天冬氨酸酶L-Asp脱羧酶酶转化反应工艺路线固定化L-Asp脱羧酶转化液B延胡索酸+NH3固定化天冬氨酸酶转化液AL-Asp粗品L-Asp精品L-Ala粗品L-Ala精品第32页/共37页以延胡索酸为原料