多肽藥物

多肽藥物綜述

隨著生物技術(shù)與多肽合成技術(shù)的日臻成熟，越來越多的多肽藥物被開發(fā)并應(yīng)用于臨床。因適應(yīng)證廣、安全性高且療效顯著，多肽藥物目前已廣泛應(yīng)用于腫瘤、肝炎、糖尿病、艾滋病等疾病的預(yù)防、診斷和治療，具有廣闊的開發(fā)前景。

1.相關(guān)概述

多肽是由多個(gè)氨基酸通過肽鍵連接而形成的一類化合物，通常由10~100個(gè)氨基酸分子組成，其連接方式與蛋白質(zhì)相同，相對(duì)分子質(zhì)量低于10000。多肽普遍存在于生物體內(nèi)，迄今在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多肽已達(dá)數(shù)萬種，其廣泛參與和調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)各系統(tǒng)、器官、組織和細(xì)胞的功能活動(dòng)，在生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用。

2.多肽藥物來源

多肽藥物主要來源于內(nèi)源性多肽或其他外源性多肽。

內(nèi)源性多肽：

即人體固有的內(nèi)生性多肽，如腦啡肽、胸腺肽、胰臟多肽等。

外源性多肽：

如蛇毒、唾液酸、蜂毒、蛙毒、蝎毒、水蛭素、竽螺毒素衍生物和蒼蠅分泌的殺菌肽等。

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)與多肽合成技術(shù)的發(fā)展，某些活性多肽可通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)與篩選、并經(jīng)人工合成而獲得。

3.多肽藥物品種

較早上市的多肽類藥物主要是一些多肽類激素，如鮭魚降鈣素、生長抑素、人高血糖素、縮宮素等 。隨著新藥研發(fā)的不斷深入，多肽藥物的開發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個(gè)領(lǐng)域如抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽疫苗、細(xì)胞因子模擬肽、抗菌活性肽、診斷用多肽、減肥用多肽等肽。

4.多肽藥物的特點(diǎn)

多肽易于合成改造和優(yōu)化組合，能很快確定其藥用價(jià)值

由于本身的特性，多肽從臨床試驗(yàn)到FDA批準(zhǔn)所需時(shí)間也比小分子藥物時(shí)間短很多，大約平均為10年。而多肽通過臨床試驗(yàn)的機(jī)率比小分子化合物要高兩倍。多肽的特定優(yōu)點(diǎn)使其在藥物開發(fā)中表現(xiàn)出特定的優(yōu)勢(shì)和擁有臨床應(yīng)用價(jià)值。

多肽半衰期一般很短，不穩(wěn)定

多肽藥物在體內(nèi)容易被快速降解，多肽制劑需要低溫保存，但是，通過改造修飾或者與其他材料組成穩(wěn)定的復(fù)合物，可提高穩(wěn)定性。相對(duì)大分子蛋白或抗體類，多肽在常溫下卻更穩(wěn)定，用量更少，單位活性也更高。

與大分子蛋白相比，多肽化學(xué)合成技術(shù)成熟

多肽容易與雜質(zhì)或副產(chǎn)品分離，純度高。而重組蛋白的質(zhì)量、純度和產(chǎn)量都難以保證。重組蛋白也不能引入非天然氨基酸，不能在末端酰胺化，同時(shí)生產(chǎn)周期長，成本高。多肽一般比蛋白抗體類藥物成本低，但比很多小分子藥物的合成成本高。長鏈多肽的合成成本會(huì)更高，但是隨著科技進(jìn)步，設(shè)備更新和工藝改善，小分子多肽的合成成本和商業(yè)成本已經(jīng)大幅度下降，更加適合于臨床應(yīng)用和市場(chǎng)開拓。

多肽藥物大問題是不能口服

主要是因?yàn)橐妆唤到夂碗y穿越腸黏膜。但是，有各種可替代的其他給藥途經(jīng)如皮下注射，鼻腔噴射。

有些多肽藥物和小分子藥物相比，用藥量更少、選擇性更強(qiáng)、特異性更好、作用效果更好、副作用更小。

許多小分子化合物在人體特定器官聚集，大分子蛋白或抗體會(huì)被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)和肝臟非特異性吸收，不可避免地導(dǎo)致不同程度的副作用，有的會(huì)很嚴(yán)重。多肽一般沒有副作用或者副作用很小，主要是小分子多肽降解后的產(chǎn)物為氨基酸，一般不會(huì)在特定器官組織中累積，容易通過肝和腎從體內(nèi)很快被清除掉，因而，幾乎沒有異物代謝引起的毒理學(xué)問題。但是有些會(huì)因用量過大等原因而產(chǎn)生副作用或者因注射導(dǎo)致注射部位的炎癥或其他反應(yīng)。

多肽缺乏細(xì)胞膜滲透力，影響細(xì)胞吸收

多肽的分子大小、極性、親水性和帶電性等問題使之一般難以如小分子那樣穿越細(xì)胞膜，通過生理屏障，也不能穿過血腦屏障。但是有一類細(xì)胞滲透肽卻具有很強(qiáng)的細(xì)胞膜穿透力，因而被用作藥物載體來輔助這些藥物穿過細(xì)胞膜。同時(shí)，一些多肽可以用作非靶向特異性的小分子藥物的靶向載體，通過細(xì)胞表面的特定受體將藥物傳遞到受體特異性的特定靶點(diǎn)細(xì)胞如腫瘤細(xì)胞內(nèi)。

5.多肽藥物的制備

提取法

有相當(dāng)部分的多肽藥物是從動(dòng)植物體內(nèi)提取的，例如從豬胰腺中提取的胰島素。提取法獲得的多肽純度較低，且在生物體內(nèi)多肽類物質(zhì)含量甚微，提取過程中易引入動(dòng)物致病菌或病毒，從而限制了其應(yīng)用。所以，生物提取多肽技術(shù)已逐漸被化學(xué)合成法或基因重組技術(shù)所替代。

化學(xué)合成法

（1）多肽藥物的液相合成

多肽的液相合成主要在溶液中進(jìn)行，有逐步合成和片段組合兩種策略。這兩種策略往往聯(lián)合使用。先用逐步合成法合成一些短的多肽片段。再用片段組合的方法將上一步所得的多肽片段連接成目標(biāo)多肽。采用液相合成法方便快速，純度高，適用于目標(biāo)多肽較短且需要大量合成的情況。

（2）多肽藥物的固相合成

固相合成法是將氨基酸的N末端固定在不溶性樹脂上，然后在此樹脂上依次縮合氨基酸。固相法已成為多肽和蛋白質(zhì)合成中的一個(gè)常用技術(shù)。尤其是在合成長鏈多肽或蛋白質(zhì)時(shí)，固相合成法表現(xiàn)出了經(jīng)典液相合成法*的優(yōu)點(diǎn)。

基因重組技術(shù)

自然界很多生物都能產(chǎn)生活性多肽，如哺乳動(dòng)物的胰島素。但從動(dòng)植物體內(nèi)提取活性多肽需要大量原料，成本昂貴，不夠綠色環(huán)保。利用基因技術(shù)生產(chǎn)天然活性多肽解決了這一問題。重組技術(shù)是通過將多肽的基因序列構(gòu)建到載體上，形成重組DNA表達(dá)載體，并在原核或真核細(xì)胞中進(jìn)行多肽分子表達(dá)、提取、純化。此方法適合制備大于50個(gè)氨基酸組成的目的多肽，且較易獲得。隨著基因工程生產(chǎn)多肽的技術(shù)趨于完善，加快了基因工程類多肽藥物的研制及臨床應(yīng)用的步伐。

酶降解法制備多肽藥物

生物體含有大量蛋白質(zhì)，某些活性多肽可能是蛋白質(zhì)中的某段序列，如果能將較為易得的蛋白質(zhì)降解為所需多肽分子(可能為多種)，也能起到節(jié)約成本的效果。近年來，一些學(xué)者運(yùn)用酶解法合成多肽。酶降解法往往需要尋找在特定結(jié)構(gòu)處催化分解反應(yīng)的酶，它可以高效地在蛋白質(zhì)中所有相同結(jié)構(gòu)處發(fā)揮作用。但此法往往得到一系列多肽，分離純化難度較大，因此不適于合成單一的多肽。此外，由于酶往往具有很強(qiáng)的特異性，有時(shí)需要切斷多種結(jié)構(gòu)單元，則需要尋找多種酶，增加了該方法的應(yīng)用難度和范圍。

三種多肽藥物主要合成方法的比較

6.多肽藥物的檢測(cè)方法

反相高效液相色譜法

高效液相色譜法已成為藥物質(zhì)量分析中的方法，具有靈敏、準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)，多肽類物質(zhì)是由多個(gè)氨基酸通過肽鍵連接而成，有一定的疏水性，在反相色譜柱上有一定的保留，在反相高效液相色譜中能有效分離，現(xiàn)在多肽類藥物的有關(guān)物質(zhì)分析大多采用高效液相色譜法。

毛細(xì)管電泳

除采用傳統(tǒng)的高效液相色譜法進(jìn)行有關(guān)物質(zhì)分析外，毛細(xì)管電泳用于多肽類藥物的分析也具有較大的優(yōu)勢(shì)，毛細(xì)管電泳兼具有高壓電泳及液相色譜法的優(yōu)點(diǎn)，與反相高效液相色譜法的疏水性的分離機(jī)制不同，存在多種分離模式，具有分析速度快，分辨率高，樣品用量少，操作簡(jiǎn)便，消耗少等特點(diǎn)。

高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用

液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)目前已經(jīng)成為分離鑒定各種化合物的重要手段，MS是強(qiáng)有力的結(jié)構(gòu)解析工具，能為結(jié)構(gòu)定性提供較多的信息，作為理想的色譜檢測(cè)器，不僅特異性強(qiáng)，而且具有*的檢測(cè)靈敏度。采用液質(zhì)聯(lián)用進(jìn)行有多肽類藥物有關(guān)物質(zhì)分析時(shí)，可以在不得到純雜質(zhì)的情況下，給出雜質(zhì)的一級(jí)甚至多級(jí)質(zhì)譜信息，從而獲得該雜肽的分子量及序列信息，為相關(guān)肽定性和結(jié)構(gòu)解析提供依據(jù)。

高效分子排阻色譜法

高效分子色譜法是根據(jù)分子大小進(jìn)行分離的一種液相色譜技術(shù)，常用于蛋白質(zhì)多肽的分子量測(cè)定、生物大分子聚合物與分子量分布的測(cè)定和藥品中高分子雜質(zhì)的測(cè)定。

7.多肽藥物的給藥系統(tǒng)

口服給藥系統(tǒng)

口服給藥途徑方便、簡(jiǎn)單、易于被患者所接受，但多肽類藥物的口服給藥存在以下限制：

① 胃腸道降解；

② 相對(duì)分子量大，胃腸粘膜的穿透性差；

③ 形成多聚體；

④ 肝臟的首過代謝作用。

一般多肽藥物的口服吸收率都小于2%，生物利用度極低，使得口服給藥成為生物技術(shù)藥物難度大的給藥途徑。目前，蛋白多肽類藥物口服制劑研究的重點(diǎn)主要集中在尋找促進(jìn)吸收、提高生物利用度方面。常采用的促進(jìn)吸收、提高生物利用度的方法如下：

① 提高吸收屏障的通透性：加入促進(jìn)吸收劑。

② 降低吸收途徑和吸收部位肽酶的活性：加入抑肽酶、桿菌酶等等。

③ 分子結(jié)構(gòu)修飾：防止降解。

④ 延長作用時(shí)間：如采用生物粘附技術(shù)延長給藥制劑在吸收部位的滯留。

注射給藥系統(tǒng)

PEG化修飾

PEG化修飾是指聚乙二醇與多肽分子的非必需基團(tuán)的共價(jià)結(jié)合而修飾藥物。增加藥物在水中的溶解度和穩(wěn)定性，改變體內(nèi)生物分配行為，增大相對(duì)分子質(zhì)量，產(chǎn)生空間屏障，減少藥物的酶解，避免在腎臟的代謝和消除，并使藥物不被免疫體系細(xì)胞識(shí)別，從而延長藥物體循環(huán)時(shí)間。

注射用微球

發(fā)展注射用微球的主要目的是為了達(dá)到緩釋效果。1986年法國Ipsen生物技術(shù)公司上市肌注曲普瑞林一聚丙交酯一乙交酯微球，此后又陸續(xù)生產(chǎn)了醋酸亮丙瑞林、布會(huì)瑞林和meterelin肌注微球，臨床上用于治療一些激素依賴性疾病，如前列腺癌、子宮肌瘤、乳腺癌、子宮內(nèi)膜異位等。人體每月注射1次亮丙瑞林（75mg）微球治療前列腺癌時(shí)相當(dāng)于每天注射1mg溶液劑。改變共聚物比例或分子量可得到不同持續(xù)時(shí)間的作用。

靜脈注射用脂質(zhì)體

有報(bào)道將各種細(xì)胞因子如GM-CSF、IFN-r、IL-1、IL-2、IL-6等包埋于脂質(zhì)體中，可經(jīng)r-射線照射滅菌，低溫貯存3個(gè)月以上，靜脈注射達(dá)緩釋效果，并改變?nèi)鏘L－2等在體內(nèi)的分布和蓄積特性，更易進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮作用，提高受體敏感性。類似的用脂質(zhì)體包理TNF-a也明顯提高其細(xì)胞毒活性，對(duì)非敏感的抗性細(xì)胞也有活性，表明脂質(zhì)體對(duì)靶細(xì)胞有敏化作用。免疫脂質(zhì)體的制備方法也同樣應(yīng)用于生物技術(shù)藥物。

疫苗控釋制劑

一次接種疫苗以達(dá)到*免疫、提高接種類、減低接種費(fèi)用是世界衛(wèi)生組織疫苗發(fā)展規(guī)劃的主要目標(biāo)之一。進(jìn)行的研究的疫苗控釋制劑主要是微球或其它微粒制劑，通過材料的選擇和包理程度，可控制疫苗釋放速度，如速釋及恒釋，脈沖釋放等。研究的疫苗包括類毒素疫苗如白喉、破傷風(fēng)、氣性壞疽、霍亂等，病毒疫苗如乙肝疫苗等、核酸疫苗及人工合成疫苗等。

其他給藥系統(tǒng)

多肽藥物的其他給藥途徑包括鼻粘膜、肺部、直腸、口腔黏膜、皮膚給藥途徑等。

8.多肽藥物的發(fā)展現(xiàn)狀

多肽藥物主要用于治療癌癥、代謝紊亂相關(guān)的重大疾病，這些疾病相關(guān)的藥物擁有非常重要的市場(chǎng)。目前藥物市場(chǎng)上有大約60～70種多肽藥物，有200~300種多肽藥物在臨床試驗(yàn)中，有500~600種正在臨床前試驗(yàn)中，更多的多肽藥物在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

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