白蛋白

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白蛋白作为药物载体的特点
一、白蛋白的简介 二、来源(从什么物种,用什么方法提取) 三、白蛋白的结构分析 四、白蛋白可以作为药物载体的机理 五、几种药物的举例 六、研究前景
白蛋白 (albumin, Alb): 别称为清蛋白,溶于水且遇 热凝固的一种球形单纯蛋白。 为含585个氨基酸残基的单链 多肽分子量为66548,分子中 含17个二硫键,不含有糖的组 分。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
1、张晓燕等用此法制得了稳定的多西他赛(多 西紫杉醇)白蛋白纳米粒。 显著提高了多西他赛在水相中的浓度
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
2、郭莉媛等采用该法制备了白藜芦醇白蛋白纳米粒,所得纳米粒呈球形,主要 分布于400--500nm 。 制成纳米粒后白藜芦醇的水溶性显著改善,溶解度较原药提高了12倍,(可以提 高原药的水溶性,增加药在水相中的浓中)
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
三.白蛋白表面改性制备靶向给药制剂
• 细胞表面存在各种受体,利用配体与受体的特异性结合,使白蛋白纳米粒直接靶向细 胞,从而改变纳米粒的生物分布。
From PPI
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
(一)叶酸(folate)偶联
• 多种肿瘤(卵巢癌、肺癌、乳腺癌、结肠直 肠癌等)细胞膜表面的叶酸受体活性和数量 显著高于正常细胞,这为叶酸受体介导药物 靶向于肿瘤细胞的研究奠定了基础。
其中,赖氨酸残基是建立蛋白与药物 间分子链接的重要基团。
Ⅱ、物理包裹 白蛋白作为药物的物理包埋物时,可以起到:
ⅰ.保护药物不受外界环境影响。 ⅱ.提高药物的稳定性。 ⅲ.制备合适粒径大小的纳米粒,依赖EPR效应实现靶向的目的。 ⅳ.药物从制剂中缓慢释放实现缓释。
Ⅲ、白蛋白修饰载体 将白蛋白与相应配体、抗体欧联作为药物载体,借助配体、抗体的作用实现靶
色;碳原子-灰色。
重叠人血清白蛋白和人血清白蛋白-十四 酸复合物的结构显示脂肪酸结合显著地
改变人血清白蛋白的构象。
为什么白蛋白可以作为许多药物的载体?
其机理何在?
①它是内源性物质,不会产生毒性或免疫反应。 ②同时具有良好的稳定性。 ③白蛋白独特的空间结构可增加难溶性药物在血浆中的溶解度,显著降低药物毒 性,且对于易氧化药物具有较好的保护作用。
卵白蛋白包括卵清蛋白和伴清蛋白,主要从卵白中提取。 乳白蛋白广泛存在于哺乳动物(牛、山羊、骆驼、马、荷兰猪和兔等)和人 的乳汁中是由乳腺腺泡上皮合成的特殊蛋白质。 麦清蛋白和豆白蛋白等统称为植物性白蛋白,从植物种子中提取。 血清白蛋白主要来源于动物血液。
二、白蛋白的来源
白蛋白的提取工艺
动植物组织或 细胞,细菌细 胞裂解破碎
(1)增加难溶性药物在血浆中的溶解度
(2)显著降低药物毒性
(3)对于易氧化药物具有较好的保护作用,可 显著延长药物半衰期
TIFF image from PDBຫໍສະໝຸດ 五、白蛋白作为药物载体的优缺点
3、白蛋白载药有被动靶向的作用 药动学研究表明,白蛋白易被网状内皮系统吞噬而被动靶向于肝、肾、骨髓
等器官。对白蛋白表面具有活性的氨基如赖氨酸α,ε-氨基进行化学修饰,再偶 联特异性抗体或配体,可达到主动靶向的目的。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
缺点总括: 稳定性差,半衰期短,成本高,存在致敏性,生物利用度低,对
酶敏感 载药量有待提高 靶向性需待增强 容易被被巨噬细胞吞噬掉
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
Example
一.物理形式结合--药物载体
(一)传统制备方法为去溶剂化-化学交联法。将白蛋白水溶液 与含药油相在合适的稳定剂下乳化形成乳粒,再加热或化学交联 (戊二醛变性)使乳粒固化,最后采用过滤或离心的方法收集得 到白蛋白微球或纳米粒。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
(二)新型白蛋白纳米粒制备技术
不改变白蛋白结构的前提下,将药物载入其中以提高制品稳定性。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
例:紫杉醇-白蛋白纳米粒(nab-paclitaxel,Abraxane®)是第一个应用白蛋白纳米粒技术的上市 药物,该制剂利用了肿瘤细胞摄取营养物质的途径,将白蛋白传送的营养物质替换为抗肿瘤药紫 杉醇。
一、简介
生理作用
a:维持胶体渗透压 b:物质结合和转运 c:协调血管内皮完整性 d:保护血细胞,调节凝血 e:不激活炎症反应 f:器官保护 g:其它:抗氧化,损伤修复等
二、白蛋白的来源
白蛋白又称清蛋白。一类分子较小,呈球状,能溶于水的蛋白质。主要存在 于哺乳动物、细菌、霉菌和植物中。卵白蛋白、乳白蛋白、血清白蛋白和麦清白 蛋白、豆白蛋白等植物白蛋白都属此类。
白蛋白由具有相似三维结构的三个区域组成,但是三 个区域具有高度不对称性(如图所示)。域Ⅰ和域Ⅱ 几乎相互垂直,形成一个T-型的组装,在T-型的组装 中,通过疏水力和氢键相互作用,亚域ⅡA的尾部黏 附在亚域ⅠA和亚域ⅠB之间的界面上。域Ⅲ凸出亚 域ⅡB大约45°角,因此域Ⅱ和域Ⅲ形成一个Y-型的 组装。域Ⅲ只和域ⅡB相互作用。这些特征使得人血 清蛋白分子像个心型。亚域ⅠB与亚域ⅢA、亚域ⅢB 形成一个很大的通道,因此域Ⅰ和域Ⅲ几乎没有任何 接触。由于域Ⅲ碳端的两个螺旋没有和白蛋白分子其 它部分有相互作用,因此域Ⅲ碳端的两个螺旋有很高
• 优势:这说明HSA与MTX偶合物显著优于MTX,提示HSA是一种有效且长效的药物载体材料。 • 缺陷:氨甲喋呤是不等量地与白蛋白分子结合,因为白蛋白上赖氨酸残基众多,只是反应的平
均结合比例为1:1,因此这一偶联物的化学结构并不清楚,其分解速率,分解产物也尚不明确。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
向的目的。
ⅰ.偶联配体 ⅱ.偶联单抗 ⅲ.亲水/疏水修饰
优点总括:
1、白蛋白是人体内源性物质
(1)不会产生毒性或免疫反应 (2)具有良好的稳定性,不会因人体内环境的变化或免 疫反应而变性或降解。
3D structure from PDB
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
2.利用白蛋白独特的空间结构,以物理包裹 或化学键偶联的方式将药物载入其中,
• 例:徐超等用单甲氧基聚乙二醇(mPEG)对白蛋白纳米球进行表面修饰。 • 优势:可躲避吞噬细胞的捕获和增加药物负载量
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
(三)免疫抗体偶联
• 白蛋白纳米粒表面偶联抗体有助于实现其与肿瘤细胞的特异性结合,还能维持有效药物浓度, 提高转染效率和转染产物的生物利用度。
• 例:阚和平等人将抗人肝癌单克隆抗体HAB18通过过异型双功能交联剂与载多柔比星(ADR) 的人血清白蛋白纳米球[HSA(ADR) -NS]偶联,制成的具有单抗活性的抗人肝癌免疫纳米球 HAB18-HSA(ADR) -NS能与人肝癌细胞株SMMC-7721特异性结合,其体外杀伤SMMC-7721 细胞的IC50值(44.6 µg/ml)HSA(ADR)-NS(345.5 µg/ml)及ADR(365.5µg/ml)明显降低;人肝癌裸 鼠模型显示肿瘤抑制率比HSA(ADR)-NS及ADR明显增强。
4、HSA/IFN-α 融合蛋白(Albuferon-α)
• Albuferon-α的研发主要是针对慢性丙型肝炎(CHC)治疗 • Albuferon-α是将HSA同IFN-a-2b的N端融合制备而成,融合HSA后的IFN-a-2b的二级和三级蛋
白质结构保持完好,依然具有同受体IFNARl和IFNARl2有效结合的活性,可激活信号转导从 而抑制病毒复制.
白蛋白的 分类
卵白蛋白
血清白蛋 白
乳白蛋白
肌白蛋白
麦白蛋白
豆白蛋白
白蛋白(又称清蛋白)是由肝实细胞合成,在血浆中的 半寿期约为15-19天,是血浆中含量最多的蛋白质,占 血浆总蛋白的40%-60%。白蛋白是属于球蛋白的一种蛋 白质。在人体内它最重要的作用是维持胶体渗透压。人 血白蛋白,系由健康人血浆经低温乙醇蛋白分离法提取, 并经病毒灭活处理制成。人血白蛋白制剂不含任何抗体 不会增加机体免疫力。
• 叶酸偶联白蛋白纳米粒是由叶酸和白蛋白表 面活性基团在缩合剂的作用下偶联,然后将 结合物与药物通过去溶剂法制得。
• 例:刘海等人通过此法制得的白蛋白纳米粒 进入小鼠体内优势:可靶向于肝癌细胞,提 高药效。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
(二)聚乙二醇(PEG)化白蛋白
• 普通白蛋白纳米粒表面共价结合亲水性聚合物PEG,形成一层或多层保护性的亲水衣膜,改变 微粒表面性质,阻碍调理素(opsonin)的作用,从而避开巨噬细胞的吞噬。
经过层析电泳等 电点聚焦等方法 进一步分离纯化
蛋白
纯度过低时重 复以上步骤
得到蛋白质提 取液
结晶
得到较为纯净 的白蛋白
通过盐析等电电 沉淀等方法除去
其中的杂质
得到体积较小, 杂蛋白较少的 蛋白提取液
重结晶
纯化的鉴定
白蛋白的分子结构已于1975年阐明,为含585个氨基酸残基的单 链多肽,分子量为66548,分子中含有17个二硫键,不含有糖的组分。 在体液pH7.4的环境中,白蛋白为负离子,每分子可以带有200个以上 负电荷。它是血浆中的很主要的载体,许多水溶性差的物质可以通过 与白蛋白结合而被运输。这些物质包括胆红素、长链脂肪酸(每分子 可以结合4-6个分子)、胆汁盐酸、前列腺素、类固醇激素、金属离 子(如Cu2+、Ni2+、Ca2+)药物(如阿司匹林、青霉素等)。
• 优势:避免原药不良反应;快速靶向到靶点,起作用。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
• Fiehn等人通过胶原诱导关节炎(collageninducedarthritis,CIA)的小鼠模型研究了MTX与 MTX-HSA的疗效。结果表明,两者如要达到相同的疗效,MTX-HSA的给药量仅为MTX的 20%,且在治疗后期,仅MTX-HSA组显示有效。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
• 优点:由于融合HSA后药物半衰期的延长,Albuferon-α 2-4周间隔应用,这将更有利于提高治 疗的依从性,并防止对合并应用的抗病毒药物(如蛋白酶抑制剂)产生耐药性。
• 缺点:虽然融合HSA的蛋白质药物在体内的半衰期大大延长,但生物活性(ECso)均明显低 降,所以在今后的研究中可以考虑通过设计连接HSA与药物蛋白的linke等途径以解决这个难 题。
应用白蛋白表面的活性基团与药物偶联,确保白蛋白的理化性质不变,从而得到结构和性质保 存完好的药物偶联白蛋白。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
1、甲氨蝶呤(MTX) -HSA结合物是将MTX与HSA的赖氨酸基团直接偶合而制成,Devinen等人先以 N-羟基琥珀酰亚胺和2,2'-二环己基碳二亚胺处理MTX得到甲氨蝶呤活性酯,然后与HSA交联。
优势:这样不仅HSA能连接数 目较多的药物分子,且结合物 性质稳定,能保持较好的水溶 性。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
• Hickstein等人为了避免MTX作为免疫抑制剂使用时对胃肠道和骨髓细胞的严重 不良反应,将MTX与HSA偶联制成MTX-HSA。由于增殖性淋巴细胞以摄取白 蛋白为能量,因此期望MTX-HSA可快速靶向到该细胞来抑制免疫作用。
Ⅰ、化学键偶联: 白蛋白具有很多活性氨基、羧基,应用白蛋白表面的活性基团与药物偶联,在体内酶的作用下
链接的化学键缓慢断裂,可以实现缓释、提高药物溶解性、靶向等目的。
以表面活性氨基可供结构修饰做较为详细的介绍:
ⅰ.共价偶联改变表面性质(如PEG修饰提高亲水性,避开巨噬细胞的吞噬) ⅱ.结合细胞特异性受体(如半乳糖化修饰提高肝靶向性) ⅲ.叶酸修饰(提高对叶酸受体丰富的肿瘤细胞的靶向性) ⅳ.免疫抗体欧联(抗体-抗原介导系统) ⅴ.磁性化 等措施实现药物的主动靶向性。
A.避免了表面活性剂(如聚氧乙烯蓖麻油)的使用,减少了由此带来的过敏反应 B. 使药物富集于肿瘤病灶部位
很多学者用nab-paclitaxel对部分癌症进行临床检验,从二期临床研究看来,紫杉醇-白蛋白纳米 粒有:良好的药效且毒性可耐受,不良反应可控。
五、白蛋白作为药物载体的优缺点
二.化学偶联方式---白蛋白化药物
的温度因子。
人血清白蛋白(a)和人血清白蛋白-脂肪酸 复合物的整体结构(b)。脂肪酸用空间填 充模型显示。白蛋白结构域分别用不同颜 色标记:亚域ⅠA-红色;亚域ⅠB-绿色; 亚域ⅡA-蓝色;亚域ⅡB-黄色;亚域ⅢA-
蓝绿色;亚域ⅢB-橘黄色。
脂肪酸在人血清白蛋白上的结合位点 [24][PDB编码:3B9L]。脂肪酸和氨基酸 侧链用棍棒模型显示,水分子用小圆球显 示。脂肪酸、氨基酸侧链和水中的原子用 不同颜色标记:氧原子-红色;氮原子-绿
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