蛋白质--多肽类药物传递的研究进展PPT资料.ppt

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三维结构,AminoAcids,氨基羧基侧链,Polypeptides,40aminoacid,肽键,肽键,ProteinStructure,Mixed/,Helix,/混合型,折叠型免疫球蛋白,螺旋型血红蛋白,ClassesofProtein/PolypeptidePharmacueticals,Vaccines疫苗（peptides,partsofproteins,killedbacteria,etc.）Polypeptides多肽（oxytocin脑垂体激素,pitocin催产素）Bloodproducts（FactorX,FactorVIII凝血因子,基因疗治血友病,gammaglobulin,serumalbumin）Recombinanttherapeuticproteins重组治疗蛋白质（herceptin单克隆抗体,humulin重组胰岛素,alferon干扰素,etc.）,蛋白质/多肽类药物分类,Vaccines疫苗,Diptheria白喉杆菌（Corynebacteriumdiphtheriae）-diptheriatoxinTetanus破伤风（Clostridiumtetani）-tetanustoxinWhoopingcough百日咳（Bordetellapertussis,）-acullelarextract,TetanusToxin破伤风毒素片段折叠型,TherapeuticProtein/Peptide,Insulin（diabetes）胰岛素（糖尿病51aminoacid）Interferonb干扰素b（relapsingMS,多发性硬化症）Interferong干扰素g（granulomatous,肉芽瘤）TPA组织多肽抗原Activase（heartattack,心脏病发作）,TherapeuticProtein/Peptide,Actimmune（Ifg干扰素）Activase（TPA,组织多肽抗原）BeneFix（FIX,凝血因子IX,血友病B型治疗）Betaseron（Ifb,干扰素,多发性硬化症缓和期,复发期）Humulin重组胰岛素Novolin重组胰岛素,Regranex（PDGF,血小板衍生生长因子）Novoseven（FVIIa重组凝血因子）Epogen红细胞生成素Intron-A（干扰素,毛细胞白血病,生殖器疣,乙肝,丙肝,AIDS）Neupogen白细胞介素Pulmozyme重组脱氧核糖核酸酶Infergen干扰素,慢性丙肝,WhatisGeneDelivery?

什么是基因传递?

TodeliverDNAplasmid传递质粒intocellstoarisetherapeuticeffectssuchasinduction诱导enhancement促进（抗体的生成）orblockingofproteinexpression阻碍蛋白质基因表达（阻断复制）,WhyisaGeneCarrierEssentialforGeneDelivery?

为什么基因载体对基因传递是重要的?

DNAitselfcannotdiffuse扩散throughcellmembranebecauseofitsnegativecharge负电荷cellmembranealsohasnegativechargeNaked无保护的DNAisrapidlydegradedbyDNaseinbloodorcellularlysosome血或细胞中的溶酶体,TheProblemwithProtein/peptide,蛋白质/肽存在的问题,TheProblemwithProtein/peptide

（1）（invivo-inthebody）,Verylargeandunstablemolecules分子大,不稳定Easilydestroyed破坏/eliminated消除bythebodyEasilydestroyed破坏byrelativelymildstorageconditions不严格的储藏条件Hardtoobtaininlargequantities大量制备困难,TheProblemwithProtein/Peptide

（2）（invivo-inthebody）,Elimination消除byBandTcellsProteolysis蛋白质水介byendo/exopeptidases肽酶Smallproteins（30kD）filteredoutbythekidneys肾veryquicklyUnwantedallergicreactions过敏反应maydevelop（eventoxicity）,TheProblemwithProtein/Peptide（3）（invitro-inthebottle瓶子）,Denaturation变性Aggregation聚合Precipitation沉淀Adsorption吸附,Deamidation脱酰胺Oxidation氧化Disulfideexchange二硫化物交换Proteolysis蛋白质水介,Noncovalent非共价的Covalent共价的,Protein/PeptideNewFormulation,Proteinsequence序列modification（sitedirectedmutagenisis诱变）解决稳定性问题PEGylationPEG化延长T1/2Proteinylation蛋白质化延长T1/2靶向Microsphere微球/Nanosphereencapsulation微囊Micelles胶束控制释放靶向Formulatingwithpermeabilizers渗透剂提高生物利用度,新型蛋白质/肽类药物与制剂的研发,SiteDirectedMutagenesis诱变,Allowsaminoacidsubstitutions氨基酸取代atspecificsitesinaproteinProteinengineering蛋白质工程（size,shape,etc.）,SiteDirectedMutagenesis诱变,E343H,亚铁螯合酶在特殊部位用半胱氨酸取代（置换）形成二硫化物提高稳定性,PEGylationPEG化,PEGisanon-toxic,hydrophilic亲水性FDAapproved,unchargedpolymer没有负荷的聚合物Increasesinvivohalflife（4-400X）肺递释PEGGCSF（粒细胞集落刺激因子：

化疗，血液病）生物利用度3.0%11.5%Decreasesimmunogenicity降低免疫性Increasesproteaseresistance增加对蛋白酶的抵抗Increasessolubility&

stability提高溶解度和稳定性,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,Peptide-PEGmonomers单体,Peptide,PEG,Hydrophobicblock亲脂性区,Hydrophilicblock亲水性区,CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH|OHOHOHOHOHOHOHOHOHOH,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,PEGylation（PEG化）,+,CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH|OHOHOHOHOHOHOHOHOHOH,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,Mixed/,PulmonaryDeliveryPEG-GCSF,CompoundBioavailabilityGCSF（18.8kDa）3.0%PEG-G-CSF（81.5kDa）11.5%PEG-G-CSF（146.8kDa）3.4%,PEG-GCSF粒细胞集落刺激因子肺部传递,PEGBiopharmaceuticals,ADAGENONCASPARPEG-INTRON干扰素PEGASYS干扰素NEULASTPEGVISOMANTMACUGENCDP870CDP860CERA,Proteinylation蛋白质化,Attachment配置ofadditionalorsecondary（nonimmunogenic不会产生免疫性的）proteinforinvivoprotection体内保护increasesinvivohalflife（10X）延长T1/2Cross-linkingwithSerumAlbumin血清白蛋白Cross-linkingorconnectingbyproteinengineering蛋白质工程withantibodyfragments抗体片段,Proteinylation蛋白质化,+,ProteinDrugScFv（antibody）,主动靶向,PeptideSynthesis,激活,未保护的肽,肽键,MicrosphereEncapsulation微囊,提高稳定性控制释放速度,Encapsulation,Processinvolvesencapsulatingprotein蛋白质orpeptide肽drugsinsmallporousparticles多孔性粒子forprotectionfrom“insults”避免损害andforsustainedrelease缓释TwotypesofmicrospheresNonbiodegradable非生物可降介Biodegradable生物可降介PLGA（polylactic-co-glycolicacid）,MicrosphereRelease微球的释放,Hydrophilic亲水（i.e.gelatin）bestforburstrelease爆破释放Hydrophobic疏水（i.e.PLGA）goodsustainedrelease（esp.vaccines）缓慢释放tendstodenatureproteins变性蛋白质Hybrid混杂（amphipathic两性分子）goodsustainedrelease缓慢释放keepsproteinsnative/active保持天然活性,PeptideMicelles（胶束）离子型聚合物胶体给药体系,1550nm,载体材料:

水溶性A端:

PEG链B端:

离子型链（聚甲基丙烯酸等）静电吸附,氢键与药物结合成疏水内核,水中形成纳米胶束能最大程度地保持蛋白质/肽的生物活性,PeptideMicelles,1050nm,NanoparticlesforVaccine纳米疫苗DeliverywithinDendriticCells树突状细胞,DendriticCells（s树突状细胞）sentriesofthebody机体的“岗哨”，体内功能最强的“抗原提呈细胞”Eatpathogens捕捉病原体andpresenttheirantigenstoTcells激发有抗原受体的T细胞Secretecytokines分泌细胞因子todirectimmuneresponses产生免疫应答,NanoparticlesforVaccine纳米疫苗,Mimicpathogenssurfacecharacteristics纳米粒模仿病原体表面性质AntigenforcontrolleddeliverywithinDendriticCells被吞噬进入树突状细胞中，在树突状细胞中控制释放“抗原”SelectiveactivationofcytokinegenesinDendriticCells选择性激活细胞因子基因，产生免疫应答ApplicationsinTherapeuticVaccines（Cancer,AIDS,HBV,HCV治疗疫苗:

肿瘤,艾滋,乙肝,丙肝）,PolymericNanoparticleUptakebyHumanDCs:

ConfocalImage共焦图像,Protein/PeptideDrugDelivery,Parenteral（injection）非胃肠道Pulmonary肺部Oralornasaldelivery口或鼻腔Patchortransdermalroute皮肤OtherroutesRectal/Vaginal直肠/阴道Ocular眼睛,蛋白质/肽类药物传递的新途径

（1）,ParenteralDelivery,IntravenousIntramuscularSubcutaneous,Routeofdeliveryfor95%ofprotein/peptide,由两个二硫键连接的A链（21）和B链（30）共51个氨基酸组成,Protein/PeptideDrugDelivery,蛋白质/肽类药物传递的新途径

（2）,Parenteral（injection）非胃肠道Pulmonary肺部Oralornasaldelivery口或鼻腔Patchortransdermalroute皮肤OtherroutesRectal/Vaginal直肠/阴道Ocular眼睛,Pulmonary,100M2肺血流量500ml/min,ExuberaInsulinDeliverySystem吸入NektarTherapeutics/Pfizer/AventisCo.,InsulinMW570051个氨基酸组成InhaledshortactinginsulinTreatmentoftype1andtype2diabetes糖尿病,ExuberaInsulinDeliverySystem,FDA2006.1.26.批准上市基因重组人胰岛素干粉23mTmax:

吸入49分钟（3090分钟）注射105分钟（60240分钟）BA:

10%-20%,ExuberaInsulinDeliverySystem,液体气雾剂液滴23m激光孔喷嘴,含赋料微粒530m气流动力学15m,PulmonaryInsulinDeliverySystem电子控制液体雾化液滴23m,Protein/PeptideDrugDelivery,Parenteral（injection）PulmonaryOralornasaldeliveryPatchortransdermalrouteOtherroutesRectal/VaginalOcular,蛋白质/肽类药物传递的新途径（3）,OralInsulin（Oralin）口腔喷雾剂,BucchalaerosoldeliverysystemdevelopedbyGenerexInsulin胰岛素isabsorbedthroughthintissuelayersinmouthandthroatInsulinisformulatedwithavarietyofadditives促透剂andstabilizers稳定剂topreventdenaturation防止变性onaerosolizationandtostabilizeaerosolparticles,OralInsulin（Oralin）,口腔粘膜吸收,Cmax30Css120Cmin240BA8%起效快于皮下注射关注对口腔颊粘膜的刺激性？

研发阶段（美,加）国内1996-2005年喷舌下,pHSensitiveMicrospheres,Gel/Microspheresystemwithpolymethacrylicacid+PEG（聚甲基丙烯酸+PEG）Instomach（pH2）poresinthepolymershrink收缩，不释放andpreventproteinrelease避免胃酸破坏InneutralpH（foundinintestine）theporesswell膨张andreleaseprotein结肠释放含胰蛋白酶抑制剂,pH敏感型微球,OralDeliverybyMicrosphere,pH2pH7,PatchDelivery,PatchDelivery,BA1%,NasalSpray鼻腔长度:

1215cm总表面积:

150cm2毛细血管丰富吸收迅速使用方便依从性好生物利用度高降钙素（micacalcinnasalspray）已获美国FDA批准上市。

BA3%.,OsteogenicGrowthPeptid（OGP）NasalSpray成骨生长肽鼻腔给药系统14氨基酸多肽预防和治疗骨质疏松症,促进骨质愈合安全有效高效浙江省医学科学院药物研究所研发,TransdermalPatches,PatchiscoatedwithsmallneedlesthatpenetratethedermallayerProteinsimbedded埋入theneedles微针ProteinsdiffusedirectlyintothebloodstreamviacapillariesLesspainfulformofparenteraldrugdelivery,微针型经皮传递系统,以色列纳米通道技术公司NanoPassTechnologics中空型无痛释放胰岛素美国生物阀公司BioValve微针TDDS装置，长150m，直径35m,微针贴片1-2cm2长100500m渗透性提高一万倍,微针,预计在5年内，微针TDDS可进入临床应用，输送胰岛素、多肽、蛋白质、药物纳米粒及各种药物分子,预计在5年左右，微针TDDS可进入临床应用，输送胰岛素，蛋白质、多肽类药物，纳米粒，以及各种药物分子。

小结,在过去的二、三十年中,人们对蛋白质、多肽类药物进行了大量的改性和释药的研究。

理想的蛋白质、多肽类药物传递系统：

1.最大限度地保持药物的生物活性;

2.有良好的生物通透性,能到达病变部位;

3.在体内能长循环,生物利用度高;

4.具靶向性,即对病变细胞或组织具有特异性的识别能力.,二.蛋白质、多肽类药物非注射给药传递已取得重大进展，肺部给药（ExuberaInsulinDeliverySystem）、鼻腔给药（降钙素micacalcinnasalspray）等已获美国FDA批准上市。

我国也已进行胰岛素口腔粘膜吸收的研究开发。

三、“蛋白质、多肽类药物传递系统的研究与开发”已列入国家“十五”生物医药重点攻关项目内容之一，国家“十一五”科技发展规划纲要中,生物医药领域将实施若干重大专项。

生物技术药物传递系统有着广阔的发展空间和良好的市场前景！