聚乙二醇 ( PEG ) 分子中一个或多个分子与 蛋白质或肽发生化学结合 → 长循环
CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH | | | | | | | | | | OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH
Mixed α/β
聚乙二醇 ( PEG ) 分子中一个或多个分子与蛋白质或肽发生化学结合 → 长循环
脑垂体激素
催产素
• Blood products (Factor X, Factor VIII , gamma globulin, serum albumin)
友病
凝血因子, 基因疗治血
• Recombinant therapeutic proteins 重组治疗蛋白质 (herceptin , humulin , alferon , etc.)
人类基因组计划 ( Human Genome Project )
• 1990.10 ---- 2003.3
• 美国, 英国, 法国, 德国, 中国, 日本
• 完成人类基因组 DNA 的 30 亿个碱基对 ( bases) 的测序
• 中国承担 1% 人类基因测序任务 (“中国卷”) • 人类第一次在分子水平上全面地认识自我
The Problem with Protein / Peptide ( 2 ) (in vivo - in the body)
• Elimination 消 除 by B and T cells • Proteolysis 蛋 白 质 水 介 by endo/exo peptidases 0 kD ) filtered out by the kidneys 肾 very quickly • Unwanted allergic reactions 过 敏 反 应 may develop (even toxicity)
Gene Delivery ?
为什么基因载体对基因传递是重要的 ?
DNA itself cannot diffuse 扩 散 through cell membrane
because of its negative charge 负 电 荷
cell membrane also has negative charge
Helix α 螺旋型血红蛋白
Classes of Protein / Polypeptide Pharmacueticals
蛋 白 质/多 肽 类 药 物 分 类
• Vaccines 疫苗 (peptides, parts of proteins, killed bacteria, etc.) • Polypeptides 多肽 (oxytocin , pitocin )
反义寡核酸药物 将被迅速地研究开发
FDA 已 批 准 > 417 个 protein / peptide 药 物 / 疫 苗
干扰素 Interferon 白细胞介素 Interleukin-2 生长因子 KGF 集落刺激因子 GM-CSF 凝血因子 BeneFIX 重组胰岛素 Humulin
重组人生长激素 rhFSH
单克隆抗体 重组胰岛素 干扰素
Vaccines 疫苗
• Diptheria
白喉杆菌
(Corynebacterium diphtheriae) - diptheria toxin
• Tetanus (Clostridium
破伤风
tetani) - tetanus toxin
• Whooping cough
治疗 缓和期, 复发期 重组胰岛素 重组胰岛素 干扰素
) )
组织多肽抗原
凝血因子IX,血友病B型
• • • •
, 干扰素, 多发性硬化症
Regranex (PDGF, Novoseven (F VIIa Epogen Intron-A( ) • Neupogen • Pulmozyme • Infergen
• Very large and unstable molecules 分 子 大 , 不 稳 定 • Easily destroyed 破 坏 /eliminated 消 除 by the body • Easily destroyed 破 坏 by relatively mild storage conditions 不 严 格 的 储 藏 条 件 • Hard to obtain in large quantities 大 量 制 备 困 难
百日咳
(Bordetella pertussis,) acullelar extract Tetanus Toxin 破伤风毒素片段 β 折叠型
Therapeutic Protein / Peptide
• Insulin (diabetes)
胰岛素 ( 糖尿病 51 amino acid )
• Interferon b
Amino Acids
O H3N+ H
氨基 羧基
O R
侧链
Polypeptides
O H H3N+ H N H R2 H N O H O H N H
肽键
R4 O O
R1 肽 键
R3
< 40 amino acid
Protein
Structure
Mixed α/β α/β 混合型
Fold β
β 折叠型免疫球蛋白
• Interferon g • TPA
干扰素 b
(relapsing MS,
多发性硬化症
)
干扰素 g
(granulomatous,
心脏病发作
肉芽瘤
)
组织多肽抗原 Activase
(heart attack,
)
Therapeutic Protein / Peptide
• Actimmune (If g • Activase (TPA, • BeneFix (F IX, ) • Betaseron (If b ) • Humulin • Novolin
Peptide
单体
Hydrophilic block
PEG
亲水性区
O H H3N+ H R1 N H
R2 H N O H
O H N H
R4 O O
R3
CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH | | | | | | | | | | OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH
Recent Advances in R/D Protein and Peptide Drug Delivery
蛋白质 / 多肽类药物传递的研究进展
一. 背 景
二. 蛋 白 质 / 肽 类 药 物 传 递 存 在 的 问 题 三. 新 型 蛋 白 质 / 肽 类 药 物 与 制 剂 的 研 发 四. 蛋 白 质 / 肽 类 药 物 进 入 人 体 的 新 给 药途径
• Decreases immunogenicity 降低免疫性 • Increases protease resistance 增加对蛋白酶的抵抗 • Increases solubility & stability 提高溶解度和稳定性
Peptide-PEG monomers
Hydrophobic block 亲脂性区
• PEG is a non-toxic, hydrophilic 亲水性 FDA approved, uncharged polymer 没有负荷的聚合物 • Increases in vivo half life (4 - 400 X)
• 肺递释 PEG – GCSF ( 粒细胞集落刺激因子：化疗，血液病) % 生物利用度 3.0 % → 11.5
靶向 渗透剂
控制释放
• Formulating with permeabilizers
提 高 生 物 利 用度
Site Directed Mutagenesis
• Allows amino acid substitutions at specific sites in a protein
•
诱变
氨基酸取代
共价的
变性 聚合 沉淀
• Deamidation
• Oxidation • Proteolysis
脱酰胺
氧化 二硫化物交换
• Disulfide exchange
吸附
蛋白质水介
Protein / Peptide New Formulation
新型蛋白质/肽类药物与制剂的研发 • Protein sequence mutagenisis 诱 变)
PEGylation
( PEG 化)
The Problem with Protein / Peptide ( 3 ) (in vitro - in the bottle 瓶子 )
Noncovalent
• Denaturation
• Aggregation • Precipitation • Adsorption
非共价的
Covalent
单克隆抗体 Zenapax
多克隆抗体 Thymoglobulin
基 因 工 程 药 物 的 化 学本 质 是 蛋 白 质 或 肽
蛋 白 质 和 肽
Protein and Peptide
Proteins and Peptide
蛋 白 质 和 肽
• Polypeptides composed of covalently linked amino acids 肽 由 氨 基 酸 以 共 价 键 结 合 而 成 • Polypeptides with < 40 amino acids are called peptides < 40 个 氨 基 酸 ： 肽 （多肽） • Polypeptides with > 40 amino acids are called proteins > 40 个 氨 基 酸 ： 蛋 白 质 • Function of a protein determined by its noncovalent 3D structure 蛋 白 质 的 功 能 ： 三 维 结 构