中国药科大学本科生毕业论文（设计）开题报告姓名陈海学号0342410 专业生物技术指导教师高向东课题名称内皮抑素PEG修饰产物的药代动力学初步研究课题性质基础研究√应用课题设计型调研综述理论研究开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）一、实验背景研究表明肿瘤的形成、生长、浸润和转移的关键是肿瘤的血管化。
1971 年, Folkman提出抗血管疗法,设想通过抑制肿瘤血管生成,使肿瘤细胞因缺血、缺氧而大部分死亡,从而延缓晚期肿瘤生长,延长患者带瘤生存期,并抑制转移灶生长,推迟复发。
近年来寻找有效的血管生成抑制剂( tumor angiogenesis inhibitor, TAI)成为肿瘤研究领域的一个热点, 其中以O’Reilly等于1997年发现的内皮抑素( endostatin, ES)最为理想, 他们在EOMA(鼠血管内皮细胞瘤细胞株)的细胞培养上清液中经纯化获得一种新的、分子量为20kD的蛋白,能特异性抑制血管内皮细胞增殖,尤其对肿瘤诱导的血管新生具有强大抑制作用, 对其他非内皮细胞系无作用,因此被命名为内皮抑素（endostatin）。
在细胞水平上,内皮抑素对肿瘤血管内皮细胞增殖有选择性的抑制作用。
它可以抑制肿瘤血管内皮细胞成纤维细胞生长因子(bFGF) 诱导下的增殖,但对血管内皮细胞生长因子(VEGF) 刺激增殖的内皮细胞作用不明显,并对静止的血管内皮细胞无作用;抑制刺激因子诱导下的血管内皮细胞迁移,通过体外试验发现,内皮抑素不仅抑制血管内皮细胞迁移,还可抑制肿瘤细胞在人工基底膜凝胶中的迁移。
它也可诱导bFGF 刺激的血管内皮细胞凋亡。
在组织器官水平上,内皮抑素可以抑制鸡胚绒毛尿囊膜、大鼠角膜、动脉环体外培养的新血管生成,对鸡胚绒毛尿囊膜血管生长的抑制率达60 %。
在整体水平上,内皮抑素对动物移植肿瘤有抑制作用,具有对不同类型的肿瘤抑瘤率相近、抑制率高、抑瘤作用呈良好的量-效依赖关系、无耐药倾向、无不良反应等特点。
国内外大量的文献报道表明内皮抑素能够有效控制非小细胞性肺癌、结肠癌、脑胶质瘤、纤维瘤、间皮瘤及淋巴瘤等各种实体瘤的生长、浸润和转移。
虽然出现过缺乏抑制作用的少数案例，但总体说来，ES抑制肿瘤的效果是显著的。
I期临床研究发现rh－endostatin在人体是安全的，即使剂量高达600mg/m2也未发现剂量限制性毒性，并已初步观察到肿瘤对其有一定的反应。
国外的Ⅱ期临床实验表明endostain皮下给药，毒性很小，对于转移性神经内分泌肿瘤可能有效。
国外的临床实验没有继续下去，可能原因是国外采用酵母表达，成本太高。
但是国内在此方面的研究取得了突破性进展。
罗永章等在天然endostatin的N末端添加了9个氨基酸，不仅使 ES 稳定性提高，半衰期延长，而且生物活性增加。
他们已完成了临床Ⅲ期实验，表明改造后的内皮抑素与化疗药物NP联用可能有一定的协同作用，可延长患者的肿瘤进展时间。
该药物已于今年正式上市，商品名为恩度。
目前研究表明, 内皮抑素抑制血管生成可能的机制为: ①与VEGF 等血管生成刺激因子竞争性结合生长因子信号传导系统中的硫酸肝素蛋白多糖受体, 发挥抑制内皮细胞增生和肿瘤生长的作用; ②直接与血管内皮受体结合, 通过与血管内皮细胞膜glypican 的结合, 阻碍具有血管内皮细胞的α5 亚单位的整合素机能, 抑制血管内皮细胞的cmyc 表达等, 从而抑制内皮细胞的增生; ③内皮抑素可阻碍增生的内皮细胞与其基质蛋白的作用,从而诱导内皮细胞凋亡; 同时减少Bcl22、Bcl2x1 等抗凋亡蛋白的量, 促进血管内皮细胞凋亡加速, 从而抑制肿瘤血管形成; ④引起内皮细胞G期停滞,从而抑制内皮细胞增殖; ⑤可抑制血小板源性生长因子( PDGF ) 介导的血管周细胞的再生。
Endostatin 作为药物用于临床还存在许多问题：首先是它易被机体的免疫系统降解；其次,该药低氧环境易分解,不利于它在肿瘤局部生物活性的发挥；第三，很难大量制备稳定的具有生物活性的蛋白,因为内皮抑素是一个极不稳定的蛋白,容易失活；最后,应用内皮抑素治疗肿瘤是一个长期的过程,一旦停药肿瘤又会生长,而且由于药物分布问题,人体内用量要比动物实验大得多,所以需要重复注射大量的内皮抑素解决上述困难,必须改进治疗策略。
近年来采用聚乙二醇(polyethylene glycol , PEG)修饰可以解决或缓解蛋白质和多肽类在药用过程中存在的诸多问题。
药物的聚乙二醇修饰(pegylation) 即PEG化,是将活化的聚乙二醇通过化学方法偶联到蛋白质、多肽、小分子有机药物和脂质体上。
1977 年Abuchowski等首先应用聚乙二醇修饰药物蛋白,结果修饰后的蛋白质疗效优于未修饰的原型药物。
此后的二、三十年,聚乙二醇修饰技术得到了迅速的发展,成功地开发出聚乙二醇修饰的酰苷脱氨酶(PEG- ADA) 、天冬酰胺酶(PEG- L - asparagi2nase) 、干扰素α- 2b(peginterferon alfa - 2b) 、干扰素α- 2a(peginterferon alfa - 2a) 、重组人粒细胞集落刺激因子(pegfilgrastim) 等蛋白质药物,以及修饰的喜树碱(PEG- CPT)、阿霉素脂质体等，更有20 多个药物正在进行临床研究。
药用蛋白质经PEG修饰后可以提高水溶性,降低或消除免疫原性,有效地延长半衰期,很大程度上保留生物活性,大大提高药用蛋白质的生物利用度。
固相酶免疫测定方法在1971 年最初建立时称为酶联免疫吸附剂测定（enzyme linked immunosorbent assay ），简称ELISA 。
ELISA 是一种敏感性高、特异性强、重复性好的实验诊断方法，由于其试剂稳定、易保存、操作简便、结果判断较客观等因素，以及既适宜于大规模筛查试验又可以用于少量标本的检测，既可以做定性试验也可以做定量分析等优点，已广泛应用于微生物学、寄生虫学、肿瘤学和细胞因子等领域。
目前ELISA主要有双抗夹心、间接法、竞争法三类。
竞争性ELISA法的基本原理是用酶标抗原与待测的非标记抗原竞争性的与固相载体上的限量抗体结合，待测抗原多，则形成非标记复合物多，酶标抗原与抗体结合就少，也就是酶标记复合物少，因此，显色程度与待测物含量成反比。
本实验拟用竞争性ELISA法对修饰前后的内皮抑素进行药代动力学的初步研究，以考察其半衰期的变化。
二、实验目的和意义分别用PEG20000和PEG40000对内皮抑素进行修饰，通过竞争性ELISA的方法对修饰前后的内皮抑素（Endostatin）进行药代动力学的初步研究，考察其半衰期( T 1/2 )的改变情况。
三、实验内容1、给药和采血15只大鼠分成3组，分别ES、PEG20k－ES、PEG40k－ES三种药物按4.5mg·kg- 1尾静脉( iv) 注射。
于0、10min、15min、30min、1h、4h、8h、12h、24h、48h眼底静脉丛采血200μl，加入肝素抗凝，半小时内离心取血浆。
立即测定或分装冻存于-20℃，避免反复冻融。
2、竞争性ELISA测定血药浓度（1）将标准品（ES、PEG20k－ES、PEG40k－ES）稀释成500、125、31.25、7.81、1.95 ng/mL 的溶液，0为不加蛋白。
将标准品0-5各100ul（每个标准品做复孔，即测2次）入相应孔内。
（2）待测标本：每个样本以100ul样本+100ul1号稀释液+50ul2号稀释液至试管中旋涡混匀。
将制备好的血清标本加100ul如相应孔内（要求测复孔）。
（3）每孔加入25ul 已复溶的Endostatin结合物。
马上进行下一步。
（4）每孔中加入25ul已复溶的兔抗人Endostatin抗体。
用封板膜封板以免蒸发，于室温孵育3h。
（5）洗涤：轻轻去除封板膜，洗涤5次。
每孔加已稀释的洗液250ul。
每次洗完要将板彻底轻拍干。
洗第5次时，每孔加已稀释的洗液250ul浸泡10min后再将板轻拍干，去除孔内任何多余液体。
（6）将显色液A和B置于室温。
每孔加入50ul已稀释的链亲和素-碱性磷酸酶复合物，再次封板，室温孵育30min。
（7）轻轻去掉封板膜，按上述方法再洗板5次。
（8）每孔加入200ul已制备好的显色液。
室温孵育约20min。
（9）在孵育的20min内、在酶标仪490nm波长读板。
（10）保存和计算结果。
3、数据处理方法学研究所得结果以x ±s表示。
根据所测PEG20k-ES、PGE4K-ES血药浓度—时间数据,取各时点5只小鼠血药浓度的均数,用DAS软件进行曲线拟合并计算主要药代动力学参数。
4、受试样品稳定性考察配制PEG20k-ES、PGE4K-ES的血浆贮备液,各分装成2 份, 1 份用4 倍稀释血浆配成8、32、125、500 ng/mL4种浓度立即测定,作为零时的药物浓度;另1份- 20℃保存, 1 wk后临测前同前法稀释,以临用前配制的PEG20k-ES、PGE4K-ES4倍稀释血清标准曲线作为100%,计算每次测定浓度,结果以减少百分数表示。
四、参考文献[1]Folkman,J.Antiangiogenesis in cancer therapy——endostatin and its mechanisms of action.Exp Cell Res.2006 Mar 10;312(5):594-607[2]Xu,H.M.,Zhang,GY.,J,X.D.,et al.Expression of soluble biologically active recombinant human endostatin in Escherichia coli.Protein Expr Purif.2005 Jun;41(2)：252－258[3]Nie,Y.,Zhang,X.,Wang,X.,et al.Preparation and stability of N-terminal mono- PEGylated recombinant human endostatin.Bioconjug Chem.2006 Jul-Aug;17(4):995-999 [4]M,J.,Sarraf-Yazdi,S.,Zhang,X.,et al.A comparison of antiangiogenic therapies for the prevention of liver metastases.J Surg Res.2006 Mar ;131(1):97-104[5]Nasu,K.,Nishida,M.,Fukuda,J.,et al.Hypoxia simultaneously inhibits endostain production and stimulates vascular endothelial growth factor production by human endometrial stromal cells.Fertil Steril.2004 sep;82(3):756-759[6]Wu,P.,Yonekura,H.,Li,H.,et al.Hypoxia down-regulates endostation production by human microvascular endothelial cells and pericytes.Biochem Biophys Res Commun. 2001 Nov 16;288(5):1149-1154[7]Ferreras,M.,Felbor,U.,Lenhard,T.,et al.Generation and degradation of human endostatin proteins by various proteinases.FEBS Lett.2000 Dec 15;486(3):247-251 [8]Sorensen,D.R.,Read,T.A.Delivery of endostation in experimental cancer therapy.Int J Exp Pathol.2002 Dec;83(6):265-274[9]杨林，王金万，孙燕等.重组人血管内皮抑制素YH-16治疗晚期非小细胞肺癌的临床研究.中华肿瘤杂志.2006，28（2）：138－141[10]王金万，孙燕，刘永煜等.重组人血管内皮抑素联合NP方案治疗晚期NSCLC随机、双盲、对照、多中心Ⅲ期临床研究.中国肺癌杂志.2005，8（4）：283－290.学生签名：年月日指导教师意见：指导教师签名：年月日所在教研室审查意见：负责人签名：年月日填写说明1.指导教师意见填写对文献综述的评语，对本课题的深度、广度及工作量的意见和对论文结果的预测；2.所在教研室审查意见包括对指导教师意见的认定和是否同意开题等。