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多肽类药物的研究进展与发展方向
辅酶Q10等。
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多肽类激素是机体的特定腺体合成并释放的一种物质,
通过与远程敏感细胞内或细胞表面的受体相互作用而
使靶细胞发生变化。 主要包括垂体多肽激素、下丘脑多肽激素、甲状腺多 肽激素、胰岛多肽激素、肠胃道多肽激素和胸腺多肽 激素等。
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多肽类生化药物功能特性
调节各种各样的生理活动和生化反应;
只对原核生物细胞产生特异性的溶菌活性,对最低等 的真核生物及某些植物的原生质体、某些肿瘤细胞等 也有一定的杀伤力,而对人体正常的细胞无损伤作用。
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3 多肽药物的合成方法
多肽的合成主要有两条途径:化学合成和生物合成。化 学合成主要通过氨基酸缩合反应来实现。多肽的化学 合成有固相合成和液相合成之分,其主要的区别在于是 否使用固相载体。
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3.4 酶解法
用酶解法合成多肽,又称酶法多肽,就是用生物酶降解 蛋白质,将动植物大分子蛋白质降解成小分子活性多肽。 酶解蛋白质所用的酶,大多数是肽酶类。近年来,人们 运用酸、碱降解蛋白质获得多肽收获甚微,固定投资大, 周期长,污染严重,风险大,未能实现工业化生产。
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酶法多肽具有以下优点: 酶解不降低蛋白质的营养价 值,可获得比原食品蛋白质更多的功能; 可保持多肽营 养纯天然绿色属性,不含任何化学物质等。但酶解得到 的是一系列多肽, 分离纯化难度较大, 因此不适于合成 单一的多肽。另外,肽酶的催化具有专一性,因此,寻找 合适的肽酶也是该方法的一个难点。
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4.4 多肽导向药物
传统的抗癌药物在肿瘤治疗过程中通过血液循环,化 学药物在体内扩散后分布于身体各个脏器,并且药物 的选择性差,在杀死病变细胞同时也攻击正常细胞, 产生很大的毒副作用。很多毒素(如绿脓杆菌外毒素)、 细胞因子(如白细胞介素系列)等均有较强的肿瘤细胞 毒性,如果长期或大量使用时,它亦可以损伤正常细 胞,给机体带来了很大的副作用,影响对肿瘤的治疗 效果。针对上述缺点,科学家开展了靶向药物的研究。 利用特异性作用于肿瘤组织或器官的结合分子能解决 这个问题,从而改善抗癌药物的传递系统,提高药物 导向的特异性,实现治疗的针对性和安全性。
生物活性高;
分子小,结构易于改造;
许多活性多肽都是由无活性的蛋白质前体经酶加工 剪 切转化而来
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2.2 基因工程药物
激素类及神经递质类药物:人生长激素释放抑制因子, 人胰岛素,人生长激素 细胞因子类药物:人干扰素,人白细胞介素,集落刺 激因子,促红细胞生成素 酶类及凝血因子类药物:单克隆抗体、疫苗、基因治 疗药物、白介素、生长因子、内啡肽、反义药物、人 生长激素、促红细胞生成素、肿瘤坏死因子等。
分子量较小,可部分降低抗体的鼠源性,更有利于
穿透血管壁,进入病灶核心部位; 可制备新型抗体; 可采用多种表达形式,大量表达抗体分子,从而降 低生产成本。
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2.3 多肽抗生素
多肽抗生素是指分子量在10kDa以下,具有某种抗菌 活性的多肽类物质。特点: 以物理的方式作用于细菌细胞膜,使细胞膜穿孔,细 胞质外溢而达到杀菌的目的。膜通道的形成能力对抗 菌肽的活性起决定性作用。
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脂肽疫苗( lipopeptide vaccines) 是最近10多年来才开发 出的一种多肽疫苗, 它是将具有佐剂活性的脂质分子 共价连接于抗原多肽链而制备成的。这种疫苗不需其 它佐剂就能诱导机体产生广泛的免疫应答,而且没有佐 剂的副作用, 是一种很有应用前景的疫苗设计方法。 例如, 用脂肽 P3C核心作为内源性佐剂, 将蛋白的T 细 胞表位和 B 细胞表位与水溶性的脂肽P3C 通过肟键连 接制成四分枝的聚肟疫苗( polyoxime vaccine) ,在没有 任何外源性佐剂的情况下即具有良好的免疫原性。
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2 多肽类药物的分类
按来源分
生化药物
ห้องสมุดไป่ตู้基因工程药物
来源于动植物有机体
来源于基因工程菌表达生产的药物
习惯分法
多肽生化药物、细胞生长因子、抗体药物、抗菌肽、
酶类药物
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2.1 生化类药物
多肽类激素、多肽抗生素:消化道多肽、下丘脑多肽、 脑多肽、激肽等;动、植物蛋白。
酶类与辅酶类药物:蛋白水解酶类、凝血酶及抗栓酶,
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自1953年人工合成了第一个有生物活性的多肽 催产 素以后,20世纪50年代都集中于脑垂体所分泌的各种多 肽激素的研究。 60年代,研究的重点转移到控制脑垂体激素分泌的各种 多肽激素的研究。 70年代,神经肽的研究进入高潮。生物胚层的发育渊源 关系表明,很多脑活性肽也存在于肠胃组织中,从而推 动了肠胃激素研究的进展。
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4.5 细胞因子模拟肽
细胞因子是由免疫系统细胞以及其他类型细胞主动分 泌的一类小分子量的可溶性蛋白质,包括淋巴因子、 干扰素、白介素、肿瘤坏死因子、趋势化因子和集落 刺激因子等。它是免疫系统细胞间以及免疫系统细胞 与其他类型细胞间联络的核心,能改变分泌细胞自身 或其他细胞的行为或性质,通过与细胞特异的膜受体 而起作用。利用已知细胞因子的受体从肽库内筛选细 胞因子模拟肽,成为近年来国内外研究的热点。现已 经筛选出的肽类小分子模拟物主要包括竞争性结合受 体和非竞争性结合受体2种类型的模拟肽。国外已筛 选到人促红细胞生成素、人促血小板生成素、人生长 激素等多种生长因子的模拟肽。
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3.2 液相分段合成法
液相分段合成法是多肽片段在溶液中依据其化学专一 性或化学选择性,自发连接成长肽的合成方法,其优点 是能得到长肽,但技术还不完善。常用的连接技术主要 有: 天然化学连接、化学区域选择连接、可去除辅助 基连接、光敏感辅助基连接、施陶丁格连接和正交化 学连接。
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3.3 组合化学法
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4 多肽药物研究的主要类型
对于多肽药物的研究依据不同用途或靶向目标,可分 为9大类,主要包括多肽疫苗、抗肿瘤多肽、抗病毒 多肽、多肽导向药物、细胞因子模拟肽、抗菌性活性 肽、用于心血管疾病的多肽、其他药用小肽、诊断用 多肽等。
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4.1多肽疫苗
和核酸疫苗一样,多肽疫苗是目前疫苗研究领域内备 受关注的研究方向之一。这里主要介绍合成多肽疫苗、 多抗原肽疫苗、脂肽疫苗。
组合化学法是20世纪80年代在固相多肽合成的基础上 发展起来的。它将氨基酸的构建单元按某种组合方式 连接起来,合成出包含大量化合物的化学库, 并从中筛 选出具有某种物理、 化学或药理活性化合物的一套合 成策略和筛选方案。与传统合成方法不同的是, 传统 合成方法一次只合成一种化合物,而组合化学法可同时 合成多种化合物。
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4.2 抗肿瘤多肽
肿瘤的发生是多种原因综合作用的结果,但最终都要 涉及到癌基因的表达调控。不同的肿瘤产生时所需要 的酶等调控因子不同。现在已发现很多肿瘤相关基因 及肿瘤产生调控因子,筛选与这些靶点特异结合的多 肽,已成为寻找抗癌药物的新热点。小分子多肽不仅 广泛存在于自然界,也可通过人工方法合成,在肿瘤 的临床治疗上有重要的价值。美国科学家发现了一种 含6个氨基酸的小肽能在体内显著抑制包括肺、胃及 在大肠腺癌等腺癌的生长,为治疗这一死亡率很高的 恶性肿瘤开辟了一条新的途径。
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2.2.1 细胞生长因子
细胞因子是多种细胞所分泌的能调节细胞生长分化、 调节免疫功能、参与炎症发生和创伤愈合等小分子多 肽的统称。 大多数细胞因子作用于或产生于构成免疫与炎症系统 的白细胞。白细胞包括所有的有核血细胞,是免疫细 胞的基本构成。通过灭活或者破坏异源物质而发挥保 护机体的功能。某些白细胞也具有识别和破坏自身变 异细胞的能力。
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作用特点
绝大多数细胞因子是低分子量(15~30kDa)的蛋白或 糖蛋白。 高效能作用:细胞因子可以自分泌、旁分泌、或内分泌 的方式发挥作用。一种细胞可产生多种细胞因子,不同类 型的细胞也可产生一种或几种相同的细胞因子。 多重调节作用(多效性/重叠性):主要与调节机体的 免疫应答、造血功能和炎症反应有关,还具有其他调节功 能。与激素、神经肽、神经递质共同组成细胞间信号分子 系统。
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3.1 氨基酸的羧内酸酐法
氨基酸的羧内酸酐是氨基酸的一种衍生物,它的氨基保 护基也活化羧基。NCA法属于阴离子开环聚合机理,其 引发剂可选用多种亲核试剂或碱类。采用NCA法合成多 肽的基本反应包括:在碱性条件下, 氨基酸阴离子进攻 NCA形成较为稳定的氨基甲酸根离子,在酸化时该离子 失去二氧化碳生成二肽。生成的二肽又进攻其它的NCA, 如此反复进行下去。NCA法具有合成周期短、操作简单、 成本较低、产物分子量高等优点, 在目前多肽合成中所 占比例较大,技术也较为通用。但是, 采用NCA逐步法只 能合成短链多肽片段。
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多肽液相合成主要有逐步合成和片段组合两种策略,逐 步合成简洁迅速,被用于各种生物活性多肽片段的合成; 片段组合法为合成含100个以上氨基酸的多肽提供了 最有前途的路线,并已成功地合成了多种有生物活性的 多肽,其最大的特点是易于纯制。
在生物合成多肽方面,除了常用的发酵法、 酶解法外, 随着生物工程技术的发展, DNA 重组技术也被应用于 合成多肽。
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1 多肽药物的主要功能及重要性
肽具有极强的活性和多样性。 肽在生物体内作为神经递质,传递信息。 肽在生物体内作为载体和运输工具,将人们平常所食的 营养物质输送到人体各个部位,充分发挥营养物质功能。
肽不仅能提供人体生长发育所需的营养物质,而且具有 特殊的生物学功能,可防治血栓、高血脂、高血压,延 缓衰老,抗疲劳,提高机体免疫力,促进人体对蛋白质、 维生素、氨基酸等营养物质和钙、铁、锌、镁、铜等多 种有益的微量元素的吸收。
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4.3 抗病毒多肽
病毒感染后一般要经过吸附(宿主细胞)、穿入、脱壳、 核酸复制、转录翻译、包装等多个阶段。阻止以上任 意过程的进行均可防止病毒复制,而最有效的抗病毒 药物是作用在病毒吸附及核酸复制2个阶段,因此筛 选抗病毒药物主要考察药物的抗病毒吸附和复制能力。 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。