【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種類 藥物 應(yīng)用 乙肝 Rebivax 乙肝疫苗 二聯(lián)疫苗 C o m v a x Provax 抗乙型流感 、 乙疫苗肝 聯(lián)合疫苗 Tritantix 抗乙肝 、 白喉 、 破傷風(fēng) 、百日咳疫苗 聯(lián)合疫苗 Twinix 抗甲乙肝免疫劑 聯(lián)合疫苗 Primavax 抗白喉 、 破傷風(fēng) 、 乙肝疫苗 含有 HBsAg的重組疫苗 四 、 基因藥物 包括細(xì)胞因子 、 活性多肽 、 受體的基因 ， 也稱DNA藥物 。 廣義的基因藥物還包括反義核酸和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的藥物 ， 主要針對(duì)基因遺傳缺陷引起的疾病 。 將具有治療意義的正?；蛑亟M到真核表達(dá)載體上 ， 用一定方法導(dǎo)入體細(xì)胞內(nèi) ， 利用胞內(nèi)的原料 ， 進(jìn)行基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá) ， 合成并分泌釋放蛋白質(zhì)或肽產(chǎn)物 ， 替換或封閉其中異常或致病基因 ， 得到治療相關(guān)疾病的目的 。 基因藥物可望治療 400余種遺傳疾病 。 醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的第四次革命 。 基因藥物還處于實(shí)驗(yàn)研究階段 ， 許多技術(shù)和倫理問(wèn)題 反義核酸藥物是指用反義技術(shù)研制的藥物 。 根據(jù)堿基互補(bǔ)原理 ， 用人工合成或生物合成的特定互補(bǔ)寡核苷酸片段 ， 與特定的基因或 RNA發(fā)生雜交 ，抑制或封閉基因表達(dá) ， 阻斷相應(yīng)有害蛋白質(zhì)的合成 ， 干擾了遺傳信息從核酸向蛋白質(zhì)的傳遞 ， 達(dá)到治療疾病的目的 。 反義寡核苷酸藥物是以 4種核苷酸為基礎(chǔ)化學(xué)合成 。天然的寡核苷酸很容易被體內(nèi)的核酸酶降解 ， 因此在合成的同時(shí)進(jìn)行化學(xué)修飾 ， 改變物化學(xué)性質(zhì) ，降低核酸酶的敏感性 ， 增加穩(wěn)定性 、 生物利用度和靶基因的結(jié)合特異性 。 FDA批準(zhǔn) ISIS/CIBA Vision公司 Vitravene上市 ， 第一個(gè)反義核酸藥物 ， 治療艾滋病人晚期發(fā)生的視網(wǎng)膜炎 。 第二節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)制藥的特征 藥物制造過(guò)程包括基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和布局、生物藥物來(lái)源、上下游過(guò)程和最終產(chǎn)品的分析等幾個(gè)階段。 藥物的制造必須受到高度嚴(yán)格控制，不僅藥品安全、有效，而且制造過(guò)程的各個(gè)方面也都必須是安全、有效的。在制造過(guò)程中，藥典和 GMP幾乎是指導(dǎo)性的中心，對(duì)產(chǎn)品安全和有效性起關(guān)鍵作用。 現(xiàn)代生物制藥的特點(diǎn)是技術(shù)含量高、智力密集，全封閉自動(dòng)化、全程質(zhì)量控制，大規(guī)模生物反應(yīng)器生產(chǎn)和新型分離技術(shù)綜合利用。 一 、 生物藥物的特性與制造技術(shù)的關(guān)系 生物藥物的特性 生物材料本身成分復(fù)雜 ， 除多糖 、 蛋白質(zhì) 、 核酸 、脂類等高分子化合物外 ， 還有糖蛋白等復(fù)合物 。 生物藥物具有高活性 ， 活性與結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系 。低分子量的生物藥物的活性往往取決于其手性異構(gòu)體 ， 不同的離體異構(gòu)體其活性截然不同甚至相反 。 高分子量的生物藥物活性不僅取決于其一級(jí)結(jié)構(gòu) ， 還與其高級(jí) （ 二級(jí) 、 三級(jí) 、 四級(jí) ） 空間結(jié)構(gòu) （ 即構(gòu)象 ） 密切相關(guān) ， 空間構(gòu)象的破壞往往導(dǎo)致藥物失活 。 酸 、 堿 、 有機(jī)試劑 、 重金屬 、 熱 、 光等因素敏感 。所處的環(huán)境和介質(zhì)影響其結(jié)構(gòu) ， 生產(chǎn)中的機(jī)械剪切力 、 金屬器壁的摩擦力 、 傳熱傳質(zhì)等過(guò)程不僅會(huì)影響細(xì)胞的活性與功能 ， 也影響藥物的活性 。生產(chǎn)條件的變化對(duì)質(zhì)量影響大 ， 在工藝放大過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化 ， 在分離純化等過(guò)程必須采用措施防止變性失活 。 生物藥物具有低穩(wěn)定性 ， 易受物理化學(xué)和生物因素的影響而變性失去活性 。 細(xì)胞破碎后 ， 打破了原有的亞細(xì)胞布局 ， 不再存在細(xì)胞隔室 ， 藥物失去了空間保護(hù) 。 一旦提取出來(lái)后 ， 離體的藥物 ，容易受到理化因素的攻擊 ， 變性失去活性 。 生物藥物具有易污染性 ， 生物藥物本身是活性生物分子 ， 很易被腐生降解的低等生物所取食 ， 引起腐敗降解 ， 同時(shí)可能產(chǎn)生熱源和過(guò)敏原 。 生物藥物具有用量少 、 價(jià)值高的應(yīng)用性 。 生物藥物在治療 、 預(yù)防和診斷中的所用劑量較少 ， 顯示出很高的商業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值 ， 驅(qū)動(dòng)著生物藥的不斷創(chuàng)新和發(fā)展 。 影響生物藥物活性的因素 蛋白藥物是以生物活性為基礎(chǔ)的 ， 下游及其制劑過(guò)程必須把活性下降降到最低限度 。 加工過(guò)程盡可能縮短處理時(shí)間 ， 加入穩(wěn)定劑 ， 提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性 。 蛋白質(zhì)喪失活性和不穩(wěn)定的原因包括 共價(jià)鍵與非共價(jià)鍵的破壞與生成 ， 均可引起蛋白質(zhì)不可逆降解和不穩(wěn)定 。 蛋白質(zhì) 部分或全部蛋白變性 共價(jià)鍵變化 外消旋化 ， 異構(gòu)化 脫酰胺作用 ， 亞胺形成 二硫鍵交換 ， 糖鏈變化 氧化 ， 水解 ， 光降解 聚集 表面吸附 沉淀 非共價(jià)鍵變化 伸展 卷曲 蛋白質(zhì)在空氣中發(fā)生自動(dòng)氧化過(guò)程 ， 由空氣中的氧自發(fā)引起的游離基鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 。 溫度對(duì)蛋白質(zhì)是個(gè)很敏感的因素 ， 溫度升高使分子內(nèi)的震動(dòng)增強(qiáng) ， 從而破壞維系空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)作用使蛋白質(zhì)變性 。 日光中的紫外線能量最大 ， 生物藥物樣品受光催化的反應(yīng)有變色 、 氧化和分解等 。 多數(shù)蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)范圍內(nèi)才穩(wěn)定 ， 超出此范圍會(huì)迅速變性 ， 液體樣品保存時(shí)常用緩沖液控制 pH值 。 有機(jī)溶劑存在時(shí) ， 它們的極性及介電常數(shù)小于水 ，使肽鏈內(nèi)的靜電斥力增加 ， 造成蛋白質(zhì)分子膨化或松散 。 在溶液中加入鹽類化合物也會(huì)影響蛋白質(zhì)構(gòu)象的穩(wěn)定性 。 在低濃度的中性生理鹽溶液中對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)象不發(fā)生影響 。 但鹽濃度較高時(shí) ， 鹽離子有可能改變蛋白質(zhì)內(nèi)部的極性基團(tuán)或改變?nèi)軇┬再|(zhì)使蛋白質(zhì)穩(wěn)定性發(fā)生變化 ， 出現(xiàn)沉淀 。 表面活性劑 ， 如十二烷基硫酸鈉 （ SDS） 在低濃度時(shí)可與蛋白質(zhì)結(jié)合 ， 其表面帶有大量負(fù)電荷 ，阻止了復(fù)合物分子之間的聚集而不致凝集或沉淀 。 蛋白質(zhì)的酸 、 堿水解是肽鍵的水解 ， 使分子斷裂成為分子量大小不等的肽段和氨基酸 ， 在蛋白酶存在下會(huì)加速水解 。 即使非常有限的蛋白酶都會(huì)引起蛋白質(zhì)活性的喪失 。 各種蛋白質(zhì)對(duì)蛋白酶的敏感性與空間結(jié)構(gòu)有關(guān) ， 緊密的結(jié)構(gòu)能抵抗蛋白酶的攻擊 。 保護(hù)蛋白質(zhì)降解的策略是減少加工過(guò)程時(shí)間 、 并在低溫下進(jìn)行操作 ， 使用一些特異性蛋白酶抑制劑 。 蛋白酶要在下游的早期除去 ， 在后期的殘存將嚴(yán)重影響產(chǎn)品活性 。 PMSF:絲氨酸蛋白酶 、 某些半胱氨酸蛋白酶 苯甲瞇 :絲氨酸蛋白酶；胃酶抑制素 :天門冬氨酸蛋白酶 EDTA:金屬蛋白酶 脫酰胺作用：谷氨酰胺與天冬門酰胺側(cè)鏈酰胺的水解 ， 形成谷氨酸與天冬門氨酸 。 較高溫度 、 極端 pH能促進(jìn)脫酰胺作用水解 。 脫酰胺化作用是胰島素降解的主要途徑 。 α 氨基 N進(jìn)一步攻擊側(cè)鏈羰基 ， 引起亞胺形成 。 亞胺引入新的負(fù)電荷可影響三級(jí)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性 。 蛋白質(zhì)用堿水解時(shí) ， 會(huì)使某些 L氨基酸變?yōu)?D氨基酸產(chǎn)生消旋作用 。 蛋白質(zhì)中的氨基酸側(cè)鏈容易被一些氧化劑氧化 ，分子氧和氧自由基氧化 。 蛋氨酸可氧化成蛋氨酸亞砜使蛋白質(zhì)失活 ， 半胱氨酸可氧化成半胱磺酸或二硫鍵 。 可在最終產(chǎn)品中充 N2氣或添加抗氧化劑 。 蛋白質(zhì)聚集 :蛋白分子結(jié)合的微觀過(guò)程 ， 可以是二聚體或大的低聚物 ， 但仍保留在溶液中而影響生物活性 。 由于疏水的和靜電作用 ， 蛋白質(zhì)和多肽吸附于容器 、 濾器或輸液系統(tǒng)的表面 ， 蛋白質(zhì)溶液濃度較低時(shí) ， 吸附損失相對(duì)較高 。 蛋白質(zhì)與吸附表面之間的相互作用隨表面疏水性和蛋白質(zhì)疏水性的增加而增加 。 膜濾過(guò)是現(xiàn)行蛋白質(zhì)藥物制劑滅菌濾過(guò)最常用的方法 ， 在膜上蛋白質(zhì)的吸附與失活是一個(gè)值得特別關(guān)注的問(wèn)題 。 穩(wěn)定蛋白質(zhì)藥物的策略 為了較長(zhǎng)時(shí)間保存蛋白質(zhì)溶液 ， 常常加入一些穩(wěn)定劑進(jìn)行保護(hù) 。 液體樣品可用惰氣驅(qū)除液中殘存的氧 ， 高濃度保存也是一條可行方法 。 蛋白質(zhì)類：血清白蛋白 、 明膠；金屬螯合劑： EDTA； 氨基酸：甘氨酸 、 丙氨酸 、 賴氨酸 、 蘇氨酸 糖類：葡萄糖 、 蔗糖 、 海藻糖 、 右旋糖苷 多元醇：甘油 、 山梨醇 、 肌醇 、 聚乙二醇 表面活性劑：聚山梨醇酯；中性鹽：硫酸銨 防腐劑：乙醇 、 苯酚 、 硫柳汞 、 醋酸苯汞 、 乙酯 、 抗氧劑：焦亞硫酸鈉 、 硫代硫酸鈉 、 半胱氨酸 二 、 生物制藥的研發(fā) 1．研發(fā)過(guò)程 生物制藥研發(fā)的基本過(guò)程包括新藥發(fā)現(xiàn) 、 原始特征 、 臨床前試驗(yàn) 、 臨床試驗(yàn) 、 制造與上市申請(qǐng) 、批準(zhǔn)獲得許可證 、 銷售 、 售后監(jiān)測(cè) ,幾個(gè)重要過(guò)程 。 新藥發(fā)現(xiàn)的策略：隨機(jī)篩選，基于作用機(jī)理的藥物鑒定，但生物藥物的研發(fā)往往是基于作用機(jī)理。單因素的生物活性物質(zhì)直接缺乏所致疾病，如缺乏胰島素導(dǎo)致糖尿病，缺乏生長(zhǎng)素會(huì)導(dǎo)致侏儒癥，由此開(kāi)發(fā)胰島素和生長(zhǎng)素藥物。多因素綜合的復(fù)雜疾病，癌癥和炎癥。細(xì)胞因子類的干擾素和白介素，刺激免疫、調(diào)節(jié)炎癥，治療復(fù)雜疾病。 在很多情況下，生物藥物的發(fā)現(xiàn)都是生理生化功能和分子進(jìn)展的理性考慮，更準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)，就是機(jī)體自身的活性物質(zhì)作為藥物。 2023年，人類基因組測(cè)序的完成和蛋白組學(xué)研究的興起，為基于基因組和蛋白組的生物藥物設(shè)計(jì)，特別是蛋白質(zhì)類和核酸類藥物提供了大量的生物信息，成為藥物研發(fā)的一個(gè)新熱點(diǎn)。 植物、微生物也是生物藥物地重要來(lái)源。在 20世紀(jì) 50年代以前，大量的藥物就是從植物中發(fā)現(xiàn)的，如地高辛、洋地黃毒苷、阿司匹林、可待因和紫杉醇等。目前，美國(guó) 100多種藥物（約占 25％）最初來(lái)源于植物，盡管某些藥物現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)化學(xué)合成或半合成得以制造。 植物是潛在藥物最豐富的來(lái)源，顯花植物約 萬(wàn)種，到目前為止不到 1％的物種被用于藥物篩選。有兩條途徑從植物中篩選生物藥物。一條途徑種是收集營(yíng)養(yǎng)體部分，最直接的隨機(jī)篩選， 雖然象紫杉醇這樣的藥物是相當(dāng)成功的，但總體來(lái)說(shuō)，成功率仍較低。另一條途徑是靶向篩選，如民族藥材學(xué) (ethnobotany)，研究植物與人之間的關(guān)系。在這方面可以借鑒中藥的經(jīng)驗(yàn)，以提高中選率。 微生物特別是細(xì)菌和真菌已經(jīng)證明是抗生素和抗癌藥物的一個(gè)重要來(lái)源。目前發(fā)現(xiàn)并描述的微生物藥物近 15000種，大約 2/3由放線菌產(chǎn)生，不少藥物用于臨床。 合理藥物設(shè)計(jì)已經(jīng)越來(lái)越成為藥物發(fā)現(xiàn)的常規(guī)途徑。大規(guī)模系統(tǒng)篩選天然或合成物質(zhì)，已獲得了大批現(xiàn)代藥物。 在已知藥物靶標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)藥物與靶標(biāo)的相互作用，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬修飾已知藥物，從而設(shè)計(jì)新藥。靶標(biāo)往往是蛋白質(zhì)或酶或受體， X射線晶體結(jié)構(gòu)和 NMR分析結(jié)果都可用于設(shè)計(jì)。 有很多分子模擬軟件可供藥物設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的產(chǎn)物是小分子配體，如受體抑制劑，能準(zhǔn)確進(jìn)入靶標(biāo)的活性位點(diǎn)區(qū)域，從而阻斷受體活性，發(fā)揮藥效。 對(duì)傳統(tǒng)的隨機(jī)藥物篩選的一個(gè)改進(jìn)就是組合化學(xué)庫(kù)的高通量篩選，組合文庫(kù)在較短時(shí)間內(nèi)相對(duì)容易和低價(jià)合成，實(shí)際上許多大型制藥公司擁有數(shù)十萬(wàn)個(gè)天然和合成的化合物。對(duì)于短多肽，化學(xué)合成也很容易。此外，各種生物文庫(kù)，如噬菌體展示文庫(kù)、酵母展示文庫(kù)、酵母雙雜交系統(tǒng)等可用于蛋白質(zhì)類藥物的篩選和發(fā)現(xiàn)。 對(duì)已發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)藥物進(jìn)行突變改造和其他蛋白質(zhì)如抗體、受體等融合，提高活性、延長(zhǎng)半衰期是一種切實(shí)可行的途徑。如 IL2的 125位由半胱氨酸變?yōu)榻z氨酸后，明顯延長(zhǎng)半衰期。 干擾素IFNα 1c的 86位氨基酸 Cys突變后，失去形成二硫鍵巰基，提高了產(chǎn)物在大腸桿菌中表達(dá)的穩(wěn)定性。 Amegen公司在 20世紀(jì) 80年代發(fā)現(xiàn)的 8種干擾素 α的基礎(chǔ)上，進(jìn)行同源性分析，發(fā)現(xiàn)完全的相同位點(diǎn) 99個(gè)。從而設(shè)計(jì)合成了保守干擾素，對(duì)其中的數(shù)個(gè)氨基酸進(jìn)行突變，只有在該位點(diǎn)出現(xiàn)頻率高的氨基酸取代，共形成三種突變產(chǎn)物，其中IFNcon1（ Inferg