多肽类药物的研发

多肽类药物的研发

氨基酸是氨基酸和化合物的组成和连接方式与蛋白质相同的，但在某些性质上不同于蛋白质。例如，空间结构简单，稳定性高，免疫原性低或无免疫原性。所有生物细胞都能合成多肽,同时,也受各种多肽的调节。我国很早就通过分离纯化将很多存在于人体和动物体内的活性多肽类物质开发为药物,并加以应用。多肽作为药物和健康产品开发较多,在我国已经形成了一定的产业化规模,并且随着对多肽研究与认识的深入,今后我国的多肽类药物必将有新的发展。1世界反恐药物研究1.1多酚研究传统的多肽类药物主要是多肽类激素,近年来对多肽类药物的开发已经发展到疾病防治的各个领域,特别是在以下各领域发展较快。1.1.1生长抑素联合抗氧化药物肿瘤的发生是多种因素作用的结果,但最终都要涉及癌基因的表达调控。现在已发现很多与肿瘤相关的基因以及对肿瘤产生作用的调控因子,筛选与这些基因及与调控因子特异结合的多肽,已成为寻找抗癌药物的新热点。如生长抑素已用于治疗消化系统内分泌肿瘤;美国学者发现了一个能在体内显著抑制腺癌的六肽;瑞士科学家发现一个能诱导肿瘤细胞凋亡的八肽。1.1.2hr2多肽的致病性病毒通过与宿主细胞上的特异受体结合吸附细胞,依赖其自身的特异蛋白酶进行蛋白加工及核酸复制。因此可从肽库内筛选与宿主细胞受体结合的多肽,或能与病毒蛋白酶等活性位点结合的多肽,用于抗病毒的治疗。目前,加拿大、意大利等国家已从肽库内筛选到很多具有抗病毒性的小肽,有些小肽已进入临床试验阶段。2004年6月中国科学院微生物研究所传出消息,该所承担的中科院知识创新工程重要方向项目“SARS冠状病毒细胞融合机制和融合抑制物研究",由中科院微生物研究所和武汉大学生命科学院现代病毒学研究中心合作取得重大进展。实验证明,所设计的HR2多肽能够高效抑制SARS病毒对培养细胞的感染,有效抑制浓度在几个纳摩尔(nmole)浓度水平,合成和表达的HR1多肽的病毒感染抑制实验以及HR1与HR2的体外结合实验也取得了重要进展,所研制的阻止SARS病毒融合的多肽药物可以预防病毒的感染,对于已感染病毒的患者,则可阻止病毒在体内的进一步扩展。该多肽药物具有预防和治疗双重功能。第四军医大学细胞工程研究中心的科研人员已合成出能有效阻止和抑制SARS病毒侵入细胞的9个多肽。1.1.3国外研究现状多肽疫苗与核酸疫苗是目前疫苗研究领域内较受重视的研究方面之一,目前世界上对病毒多肽疫苗进行了大量的研究和开发。如1999年美国NIH公布了两种HIV-I病毒多肽疫苗对人体进行的临床试验结果;国外学者从丙肝病毒(HCV)外膜蛋白E2内筛选出一种多肽,它可刺激机体产生保护性抗体;美国正在开发疟疾多价抗原多肽疫苗;宫颈癌人乳头瘤病毒多肽疫苗已进入II期临床试验。我国在多种多肽疫苗研究方面也已做了大量的工作。1.1.4模拟肽的氨基酸序列及分子活性利用已知细胞因子的受体从肽库内筛选细胞因子模拟肽,近年成为国内外研究的热点。国外已筛选到了人促红细胞生成素、人促血小板生成素、人生长激素、人神经生长因子及白介素-1等多种生长因子的模拟肽,这些模拟肽的氨基酸序列与其相应的细胞因子的氨基酸序列不同,但具有细胞因子的活性,并且具有相对分子质量小等优点。目前这些细胞因子模拟肽正处于临床前或临床研究阶段。1.1.5阳离子多肽抗菌肽当昆虫受到外界环境刺激时会产生大量具有抗菌活性的阳离子多肽,目前已从中筛选出百余种抗菌肽。体内外实验证实,很多抗菌肽不仅有很强的抗菌、杀菌能力,而且还能杀死肿瘤细胞。1.1.6食品制作的食品很多植物中含有具有降血压、调血脂、溶血栓等作用的物质,这些物质不仅可用作药物,亦可用作保健食品。现已发现其中很多有效成分是小分子肽,因此从植物中发现新的活性肽并进行研究和开发已成为多肽类药物研究的热点途径。1.1.7生虫蛋白抗原检测多肽在诊断试剂中最主要的用途是用作抗原,检测相应病原生物的抗体。多肽抗原的特点是比天然微生物或寄生虫蛋白抗原的特异性强,且易于制备。现在用多肽抗原装配的抗体检测试剂包括:甲、乙、丙、庚型肝病病毒、艾滋病病毒、人巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、风疹病毒、梅毒螺旋体、囊虫、锥虫、莱姆病及类风湿等检测试剂。使用的多肽抗原大部分是从相应致病体的天然蛋白质内分析筛选获得,有些是从肽库内筛选获得的全新肽。1.2近年来，国外开发和上市的一些多媒体药物见表1。2我国广泛的反恐药物和保健品研究2.1多肽类药物的开发近年来,随着药学、医学、医学免疫学以及分子生物学理论及技术的不断发展,人们对多肽类物质的生物活性有了更深刻的认识,对该类物质的研究也涉及到很多新的领域。我国在多肽类药物的研究和开发方面也呈现出前所未有的繁荣,新的药物不断开发、被批准生产。表2、表3、表4、表5分别列举了中国药典2000年版二部、国家食品药品监督管理局2002年国家标准、近几年已获生产批准文号以及近年批准进行临床试验的多肽类药物。由表1至表5可见,我国多肽类药物创新性不够,很多种新药是以改变剂型和给药途径的方式出现,与国外相比仍有差距。2.2多种多肽类饮品,将其作为包装还是使用近年来,我国的多肽类保健品市场日趋繁荣。目前我国有多个企业将一些来源于动植物的小分子活性肽开发为保健品。这些保健品具有很好的生物活性和较高的吸收率,在国内市场上逐渐占据了一席之地。例如,上海荣神生物化学有限公司研制成功的一种护肝产品“安泰胶囊”就是一种功能性生物多肽保健品,它能有效修复受损伤的肝细胞,分解肝脏脂肪。三九企业集团武汉九生堂生物工程有限公司近年来在多肽类保健品的研究和开发上投入较多,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”口服液等产品投入市场。采用酶法以不同的动物、植物、藻类等来源的蛋白质为原料,先后生产出100多种肽类产品。预计在今后几年内,这类产品将成为多肽类产业的主要产品。2.3生产多肽类制剂据不完整的统计,全国目前从事生化与生物技术药物生产的制药企业有400多家,其中约80%的企业均生产不同类型和不同规模的多肽类药物,这些企业主要分布在一些经济发达的省和市,如北京、上海、广东、吉林、浙江、江苏、山东等。在这些厂家中,约80%采用现代生物技术进行生产,有的还采用传统的提取分离法、酶解法以及固相合成等方法进行生产。有些企业与国外相关企业合作,正在建立规模化的多肽类药物生产基地,如海南中和药业股份有限公司与全球最大的多肽类制药公司ACT(美国高等化学技术公司)合作正在建设欧亚地区最大的肽类制药基地,该项目计划投资约20亿元人民币。项目建成后将按照美国FDA的标准生产由中和药业研发的4种新药和ACT研发的2种新药。3中国电子商务行业存在的主要问题3.1产业投资过度,造成企业严重损害在资这是我国生化制药行业存在的突出问题。国内一些制药企业在项目选择上往往缺乏对市场的充分调查研究和由熟悉制药行业的专家论证,对生物药物利润的期望使得国内有关产业投资过热,从而造成了生物药物品种少而生产企业多的现象。中国已批准上市的基因工程多肽类药物绝大多数是由多家企业从事生产。动物来源的药物也是这样,如仅胸腺肽一种产品就有88家企业生产。这些制药企业水平相差悬殊,产品投入市场势必会造成过度竞争,使生产企业的利润下降,同时会导致企业开工不足、成本增加,使企业不能获得合理利润,无法步入良性发展的轨道,甚至迫使一些企业严重亏损和破产。形成这种局面势必给我国财力、物力造成不必要的浪费。3.2原始性创新药物目前进入临床试验的多肽类药物,大多数是跟踪仿制的,真正意义上的原始性创新药物很少。造成这种局面主要原因是基础研究差,人才队伍不稳定,研究经费不足。3.3缺乏支撑和支柱产品目前我国多肽类药物产业化规模小,难以参与国际竞争。同时生产的品种少,与发达国家相差甚远,支柱产业和支柱产品少,销售额低。同时由于体制、人才、资金投入、市场观念等原因,多肽类药物的生产还没有全面形成现代化、规模化的生产格局,在开拓国际和国内市场中缺乏竞争力。4中国电子商务的发展方向和前景4.1物种来源的不同目前我国获取活性多肽仍然是以人和动物来源为主,然而多肽类物质广泛存在于各种生物体内,对其来源有待进一步拓宽。新的多肽类药物资源的寻找可从以下几方面考虑。4.1.1多肽类的开发和利用在动物的脏器、组织内含有难以计数的不同类别的活性肽类物质,每种物质都具有特定的生理功能或活性。因此,目前已用于提制某种肽类药物的原料,仍有进一步研究开发的价值。如提制胸腺素或胸腺肽的胸腺组织,还可从中提取淋巴细胞抑素等物质。对一些以前开发较少的脏器也可以进行新的开发,以发现新的多肽类来源。另外,还可利用不同生物同一类型组织获得同种生物活性多肽,也可以扩大原料来源。4.1.2活性肽的制备由植物来源的活性多肽目前已引起人们的关注。我国已经从植物中通过酶解、分离、纯化获得了很多活性肽并开发为新药和保健品,如从某些蔬菜、豆类、薯类、谷物等中制备了多种有发展潜力的活性肽。从传统中药材中制备活性肽也将是肽类药物研究开发的方向。4.1.3抗菌肽的发现昆虫是世界上最大的生物种群,除海洋之外,几乎所有的生态环境都有昆虫存在。研究发现,当昆虫受到外来病菌的侵袭时,体内会产生大量的抗菌肽,这些抗菌肽可以迅速杀灭病菌。到目前为止,在昆虫中已发现大量的抗细菌肽、抗真菌肽以及既抗细菌又抗真菌的抗菌肽。这些抗菌肽对病毒、原虫及癌细胞也有作用,并且对高等动物的正常细胞无毒害作用。4.1.4海洋多肽类药物海洋是一个蕴藏着许多生物活性物质的宝库。地球上的生物资源有约80%存在于海洋,其中约有50万种动物,13000余种植物,因此开发海洋多肽类药物大有可为。4.1.5微生物活性肽微生物种类难以计数,不同种类的微生物代谢各异,因此微生物是产生生物活性物质的源泉,包括活性肽,如在临床上广泛使用的免疫抑制剂环孢素就是微生物产生的多肽。微生物是取之不尽的多肽源泉,特别是氨基酸残基经过修饰的多肽。4.2中国生物技术药物的发展方向通过10多年的跟踪研究与创仿相结合的开发阶段,目前我国的生物技术药物研究已开始步入自主创新时期,尤其是利用现代生物技术生产多肽类药物将成为我国今后多肽类药物生产和改进的主要途径,具体有以下几个方面。4.2.1突变体的改造为了改变天然活性肽的某些性质,通过基因定位突变的手段对其结构进行改造,已经获得的突变体有人降钙素突变体、重组水蛭素突变体等。通过定位突变可以达到增强药物的稳定性与生物活性,降低不良反应等目的。4.2.2肽hiv-tat49/ctl表位融合多肽疫苗目前研究制备的融合多肽有:水蛭素12肽/尿激酶融合蛋白,具有溶栓和抗栓的双重功能;穿膜肽HIV-Tat49-57/CTL表位融合多肽疫苗,穿膜肽HIV-Tat49-57可将人黑色素瘤分化抗原MART-1的HLA-A2限制性CTL表位多肽携带进入活细胞;作用于HIV包膜蛋白亚基gp41的多肽类融合抑制剂,具有抑制HIV与靶细胞融合的活性等。4.2.3其他常用的肽内肽已表达获得人胰岛素、南瓜胰蛋白酶抑制剂I、人纽表位肽12、人心钠肽等。克隆天然活性肽基因、重组表达新的多肽类药物仍将是多肽类药物产业化的主要方向之一。4.2.4表面展示库的设计表面展示技术是一种新的基因操作技术,它使表达的外源肽以融合蛋白的形式展现在噬菌体或细胞表面,其总体称为表面展示库。在展示库中每一个噬菌体粒子或细胞只展示一种序列的外源肽,表面展示术将被展示的多肽与其基因联系在一起,构成庞大的构象库,从中可以选择出具有特定功能的多肽。这些多肽可能根本不存在于自然界,或是野生型多肽经改进性能后的突变体。针对药物作用靶目标的特点在这一构象库中进行有效筛选,从而选出优良的多肽进行研究和开发。4.2.5化学化工技术特点酶工程是利用酶的催化作用进行的物质转换技术,是将酶学理论与化工技术结合而成的新技术。采用酶工程生产的多肽类药物需通过固定化动物细胞来降低生产成本,这对于通过酶解蛋白质以生产活性肽的产业降低生产成本非常重要。4.2.6活性肽的生产,可减少细胞毒性,并将其作为植物细胞的应用,其一般植物细胞活性肽第一近年来从植物中获得天然活性多肽成为多肽类药物的一个新的重要来源,随着植物基因工程的发展,以植物细胞培养技术为基础生产天然的多肽类药物,特别是稀有植物产生的活性肽大有可为。4.2.7生产红细胞生成素及干扰利用转基因动植物生产多肽类药物已经引起国内外学者的高度重视,目前已经利用转基因烟草生产了红细胞生成素,并利用转基因萝卜生产了干扰素。利用转基因动植物生产多肽类药物生产多肽类药物产量高,成本低,利用无土培养植物的根分泌表达活性多肽值得重视。4.2.8生物活性化合物的筛选组合化学技术使一次合成成千上万的多肽成为可能,药物高通量筛选又可从成千上万的化合物中快速筛选出具有特殊生物活性的化合物。将组合化学技术与药物高通量筛选技术相结合,仍将是多肽类药物开发的重要途径。4.3非注射液治疗组的研发多肽类药物相对分子质量较大,脂溶性差,难以透过生物膜,一般只能注射给药。但注射给药,尤其是需要频繁给药的药物,对患者来说是很不方便的。因此,在解决普通多肽类药物注射剂的稳定性问题的同时,其非注射剂型的研制也是我国医药产业寻求创新的一条出路。多肽类药物非注射途径可以分为肺部途径、黏膜途径(鼻腔黏膜、口腔黏膜等)、