蛋白药物的制备及展望_张政朴
蛋白质药物的研究和开发
蛋白质药物的研究和开发随着生物技术的不断发展，蛋白质药物的研究和开发越来越成为生物制药领域的热点。
相比较于化学合成药物，蛋白质药物具有更加精准的作用机制、更低的副作用和更高的疗效，目前已经成为很多疾病治疗中不可或缺的药物。
其实蛋白质药物的概念并不陌生，早在上世纪50年代，人们就已经在利用动物蛋白提取的胰岛素治疗糖尿病。
然而，当初的蛋白质药物只是以天然蛋白为基础开发出来的，具有提纯成本高、效果不稳定等缺点。
随着分子生物学和工程学的不断深入研究，人们开始利用现代生物技术手段，通过转基因技术、蛋白质工程等手段，创造出了具有更好稳定性和更高效活性的蛋白质药物。
据统计，截至2017年底，已经有至少60种蛋白质药物上市，其中多数属于嵌合蛋白质类。
蛋白质药物开发的流程蛋白质药物的开发流程一般分为以下几个步骤：1. 确定目标蛋白：从疾病患者组织中分离出可能引发疾病的蛋白质或者选择已知和疾病相关的蛋白质作为目标蛋白。
2. 克隆与表达：基于蛋白质分子生物学和遗传工程手段，将目标蛋白的基因克隆进入表达宿主系统中，如大肠杆菌、酵母甚至哺乳动物细胞，通过表达、纯化等工序制备纯度较高的蛋白。
3. 稳定性与活性检测：通过一系列的性质和稳定性检测，包括质构分析、结晶学研究、透析、保护剂筛选等等，确保蛋白质的稳定性和活性在药物研发的各个阶段得到稳定和充分保障。
4. 临床试验：通过临床试验，验证该药物的治疗效果、副作用、药代动力学等一系列指标，并确定其适应症、剂量、用时等各种参数。
其中，蛋白质药物临床转化的困境主要来源于稳定性和活性方面的挑战。
相比于传统小分子药物，蛋白质药物因为分子体积和分子结构、相互作用力等不同的特性，需要更加严格的质量控制，才能确保在体内的稳定性和比较好的活性表现。
这也是目前蛋白质药物研究和开发面临的主要难点之一。
如何提高蛋白质药物的稳定性和活性为了提高蛋白质药物在生物疗法中的作用效果和适应性，人们在不断寻求一些有效的方法来提高蛋白质药物的稳定性和活性。
蛋白质类药的生物合成与工艺创新
蛋白质类药的生物合成与工艺创新蛋白质类药物是一类重要的治疗性药物，它们通过作用于特定的蛋白质靶点，调节生物体内的生理活性，发挥治疗作用。
与化学药物相比，蛋白质类药物具有更高的靶向性和选择性，因此在治疗许多疾病方面表现出明显的优势。
正确理解和掌握蛋白质类药物的生物合成过程以及工艺创新对于进一步提高药物研发和生产效率具有重要意义。
蛋白质类药物的生物合成是指通过基因表达和翻译过程合成出具有特定生物活性的蛋白质。
首先，研究人员需要通过基因工程手段，将目标蛋白质的基因序列转入适宜的宿主细胞中，例如大肠杆菌、酵母菌或昆虫细胞等。
接着，利用宿主细胞的基因表达和翻译系统，将目标蛋白质的mRNA转录并翻译成蛋白质。
最后，通过纯化和处理等步骤，获取纯度较高的蛋白质类药物。
生物合成蛋白质类药物的关键步骤包括基因克隆、表达优化、翻译调控和纯化工艺等。
首先，在基因克隆过程中，正确选择适合的载体和宿主细胞，并将目标基因成功克隆至载体中，确保基因的稳定传递和高效表达。
其次，通过表达优化，合理设计启动子、信使RNA序列和转录终止子等元件，调控基因的转录活性和稳定性，提高目标蛋白质的表达水平。
同时，选择适宜的表达温度、诱导条件和培养介质等参数，优化蛋白质的合成效率和产量。
蛋白质类药物的翻译调控是生物合成过程中的另一个重要环节。
可以通过改变转译调控序列、调整翻译起始位点以及优化转译复合物组装等策略，提高目标蛋白质的翻译效率和质量。
此外，还可以利用蛋白质工程手段，改变蛋白质的稳定性和溶解性，增强其表达和纯化的可行性。
为了提高蛋白质类药物的纯度和稳定性，对其进行适当的纯化和处理至关重要。
常用的纯化方法包括离子交换、凝胶过滤、亲和层析和逆流层析等。
此外，还可以利用一些化学修饰手段，如PEG化、糖基化和聚合物修饰等，改善蛋白质的稳定性和药效。
最终，经过纯化和处理的蛋白质类药物可以进行临床试验和大规模生产，为患者提供有效的治疗手段。
随着生物技术的不断发展，蛋白质类药物的生物合成和工艺创新也取得了长足的进步。
壳聚糖修饰的PLGA纳米粒作为蛋白多肽类药物载体的研究
２．２纳米粒的制备
采用改良溶剂挥发法制备纳米粒…］：将２０ｍｇ ＢＳＡ溶于０．５ｍＬ磷酸盐缓冲液（ｐＨ值为７．２）中，转 入ＰＬＧＡ的二氯甲烷溶液中，超声形成初乳，将初乳
转入２０ｍＬ １％ＰＶＡ溶液中，再次超声形成复乳，搅拌
４ｈ，待有机溶剂挥发后１８，０００ｒ／ｍｉｎ离心收集纳米粒， 冷冻干燥即得ＰＬＧＡ
ＮＰ。
２．２．１吸附法修饰纳米粒 根据前期的研究工作【１１。，在上述制备ＰＩ，ＧＡ纳米 粒的过程中，０．５％ＰＶＡ水溶液中含１００ｍｇ ＣＳ醋酸 溶液，一起作为外水相。其余步骤和方法同前。 ２．２．２共价交联法修饰纳米粒 称取１００ｍｇ制备好的ＰＩ。ＧＡ ＮＰ，加入ＰＢＳ（ｐＨ ５．ｏ）中分散均匀，加入ＥＤＣ活化纳米粒表面的羧基， 然后加入１００ｍｇ ＣＳ，室温搅拌反应２４ｈ，离心收集纳
米粒。
＊基金项目：国家重大科学研究计划资助项目（２００６ＣＢ９３３３００）；新乡医学院省级重点学科开放课题资助项目（ＺＤ２００９４４）
收到初稿Ｅｔ期：２０ｌｏ—０４—２２ 收到修改稿日期：２０１０ １２—１４ 通讯作者：陈红咐，张其清
作者简介：陈红丽（１９７８一），女，河南安阳人，博士，讲师。师承张其清教授，从事生物医用材料和纳米药物载体的研究。
构成及键台状卷等＾面的信息，ＰＬＧＡ ＮＰ表面来十龟 测到氨元素信号，面ＡＤＣＳＮＰ及ＣＢＣＳ ＮＰ均检测到 氟元素的信号（罔２）。由于所用材料中只有ＣＳ含有
万方数据
助
锨
材
料
２０ｌ １年第２期（４２）卷
表１纳米粒性质表征
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ 纳米粒
壳聚糖cs是自然界存在唯一带正电荷的天然多糖具有良好的生物相容性可生物降解性和组织黏附性被用作化学药物抗体蛋白多肽及基因类药物的载体710本文以plga为载体材料以牛血清白蛋白bsa为多肽蛋白质模型药物采用溶剂挥发法制备了plga纳米粒选择cs分别采用直接吸附法修饰纳米粒adcsnp以及共价联接法修饰纳米cbcsnp粒表面对纳米粒的理化性质及bsa的包封率释药性质等进行了考察对两种方法修饰的纳米粒中bsa的构型变化比较研究为不同修饰方式制备的纳米粒作为蛋白多肽类药物载体的研究提供了参考依21主要原料与仪器plga末端未封端mw为105050山东省医疗器械研究所壳聚糖低分子量脱乙酰度85sigma牛血清白蛋白6300065000北京鼎国生物有限公司bca白检测试剂盒pierce其余试剂均为分析纯
蛋白质药物的研发与生产
蛋白质药物的研发与生产蛋白质药物作为一种特殊的药物类别，其研发与生产仍然是目前制药行业面临的重要问题。
随着生物技术和基因工程技术的发展，越来越多的蛋白质通过基因重组的方式得到生产，并在药物领域中得到应用，如重组人干扰素、重组人生长激素和重组人血红蛋白等。
然而，由于蛋白质的特殊性质，其研发与生产过程中存在着许多技术难题，需要制药企业通过持续的研究和探索来不断地优化和完善。
一、蛋白质药物概述蛋白质是生命体内最为基本的生物大分子，具有广泛的生物学功能。
蛋白质药物以蛋白质为主要药物载体，是生物制药领域中的重要分支。
与化学药物相比，蛋白质药物具有生物活性强、生理学效应稳定、副作用小等特点，因此逐渐成为了各国药物研发者关注的焦点。
二、蛋白质药物的研发难点蛋白质药物因其高度复杂的结构和特殊的生物活性而具有独特的研发难点。
一方面，蛋白质药物的复杂结构使其析出率低、溶解度差，产生空洞、断裂、结晶和聚集等问题；另一方面，蛋白质药物的生物活性与其三维空间折叠构象密切相关，而蛋白分子的折叠过程受到周围环境温度、pH值、离子强度等多种因素的影响，一旦遭受外部环境变化的影响，可能引起折叠状态的改变，进而引起原来药物结构的变化，影响药效。
三、蛋白质药物的生产关键技术在蛋白质药物的生产过程中，从原料收购到成品药生产都需要设计不同的工艺流程和面对不同难题的解决方案。
1. 克隆、表达和纯化技术在蛋白质药物的研发和生产中，克隆、表达和纯化是三个最为重要的步骤。
首先是构建目的基因，将该基因经过克隆入载体，再将该载体经过质粒放大和纯化获得大量DNA；接着通过质粒转染、肌肉注射、基因炮等方法将DNA导入宿主细胞中，然后通过筛选、复制等步骤获得表达目的基因的细胞株；最后利用分离技术对目标蛋白进行纯化和精制处理以获得最终的蛋白药物。
2. 质量控制技术蛋白质药物作为一种新型药物，需要进行全面的质量控制。
质量检验应包括生物学、化学、物理特性和活性等多个方面，如外观、PH值、分子量、氨基酸序列、遗传毒性、蛋白结构、药物代谢及药物作用等，定性和定量地检验药品的各个方面，确保其符合临床使用的要求。
蛋白药物的制备及展望,参考文献
参考文献1蛋白药物的制备及展望材料科学与生命科学是21世纪最具发展潜力的2个学科，蛋药物的制备包括蛋白药物的分离纯化、制剂等均与这2个学科紧密相关。
这是因为一方面蛋白药物的分离纯化及制剂均需要各种新型的吸附分离功能材料及生物可相容、可降解、可吸收材料．另一方面蛋白药物的分离纯化给予生命科学的发展。
研究水平以及医疗水平的提高提供了坚实的物质基础。
随着科学与技术的不断发展以及人民对生活质量的要求在不断提高。
蛋白药物的制备必将发展成为21世纪我国最具吸引力的新技术产业之一。
1 蛋白药物的分离纯化方法：由于蛋白药物的种类非常多．目前使用的蛋白药物的分离与纯化的方法也非常多。
在实际操作中，使用的材料以及采取的分离与纯化的方法也是各不相同。
要根据具体选择的目标蛋白来决定．至于分离操作时所使用的条件，则更加千差万别。
一般地讲目前常用的从提取液或发酵液中分离纯化蛋白药物的方法大致有超滤、离心、沉降、萃取、电泳、膜分离、色谱分离等。
其中色谱分离技术是关键的一步，决定了最终产物的纯度。
目前生物制品的分离纯化的费用一般要占总生产成本的5O％以上。
对于基因工程药物．甚至要占到8O％～9O％，这是因为．在重组微生物或动物细胞培养液中提取药物要比传统抗生素的分离提取工艺复杂困难得多．其原因有以下几个方面： (1)提取液中的有效成分相对较低； (2)杂质含量较高； (3)对最终产品的纯度要求高。
在色谱分离中。
要根据分离不同的目标蛋白，选择使用不同的分离介质。
目前大部分分离介质来自国外，因此，如何制备分离介质，也给国内的企业提供了一些机遇．由于蛋白质本身的特异性，对色谱分离介质的选择有一些基本要求。
概括起来有以下几点：1、刚性：应该能够承受在较高流速时所产生的压力：2、亲水性：有些情况下疏水性的分离介质会使蛋白变性：3、孔径：有些蛋白分子体积较大，需要使用大孔径的分离介质才能达到较为理想的分离效果：4、粒径：均匀的粒径可以获得更好的柱效：5、容易衍生化：以便根据目标蛋白的不同，选择使用具有不同功能基的色谱固定相：6、稳定性：以便耐受操作过程不同pH的变化：7、毒性：防止在操作过程从外界引入毒性物质；8、特异性吸附：以便降低蛋白在分离纯化过程中的损失，提高收率；色谱分离时，由于使用的方法不同又可以分为：凝胶过滤层析(或体积排阻层析)、羟基磷灰石层析、离子交换层析、疏水作用层析、反相作用层析以及亲和层析等．各种层析方法的优缺点以及适用范围列于表1。
哺乳动物细胞培养制备充足蛋白质药物取得的进展分析
天然蛋 白质相似的特性而取得 了重要应用。从蛋 白质药物制造技 术发展来看， 考虑到哺乳动物细胞培养制备的蛋 白质药物质量 较 高， 并且制备过程难度低、 制备成本不高， 由此决定了哺乳动物细胞培 养制备充足蛋 白质药物将在未来的制药领域取得全 面发 展和应用。基于这一认识 ， 我们应认真总结哺乳动物 细胞培养制备 充足蛋白质药物取得 的进展 ， 并深入探讨哺乳动物细胞培养制 备 充足 蛋 白质 药物技 术 的 发展 前 景 ， 做好 哺 乳 动物 细 胞培 养 制备 充 足蛋 白质 药物 的 研制 工作 。 关键词 ： 哺乳动物细胞； 培养制备 ； 充足蛋 白质药物 ； 进展分析
１前 言 重复序列。 近年来新发现 的强启动子如人编在蛋 ￣ ｔ （ ｕ ｂ ｉ ｑ ｕ ｉ ｔ ｉ ｎ ） Ｃ基 因 在 近 年生 物 制药 发 展 中 ， 利 用 哺乳 动 物 细 胞 培养 制 备 充 足蛋 白 启动子 以及一些新构建的杂合启动子不仅具有更高 的活性 ， 而且具 质 已经 成 为 了重 要 的发 展 方 向。研 究 表 明 ， 哺 乳 动物 细 胞 培养 制备 有 更广 阔的 宿主 细胞 范 围 。 的 蛋 白质 ， 无 论是 在 制 备质 量 上 ， 还 是 在 蛋 白质 含 量 上 ， 都 达 到 了药 上述研究表 明， 不断地筛选改造载体上的表达结构元件是优化 用标 准 ， 并 且 在性 能 上 也 与 天然 蛋 白质较 为接 近 。基 于这 一 优 势和 表达载体 、提高蛋 白质药物在哺乳动物细胞中表 达量 的不变 的方 特点， 关于哺乳动物细胞制备充足蛋 白质药物的研究得到 了有效开 向 。 展， 并 取得 了积极 的研 究效 果 。结 合 目前 关 于 哺 乳 动物 细 胞 培 养制 ４ 哺乳动物细胞制备充足蛋 白质药物在生物制备过程 中取得 备充足蛋 白质药物的现状 ， 该 研究 在重组细胞系 、 重组表达载体和 的进 展 生 物 制备 过 程 中取 得 了积 极 进 展 。 哺乳动物细胞大规模培养的工业化生产过程绝大多数是在 生 ２哺乳动物细胞制备充足蛋 白质药物在重组细胞系 中取得的 物反应器中进行的单细胞悬浮式培养 ， 反应罐的体积可达 ２ Ｏ 吨。 为 进 展 了节 约成本 ， 减少动物血清对产 品的污染 ， 现在主要采用无血清培 Ｃ Ｏ Ｓ 细 胞 曾是 进行 外 源 基 因表 达研 究 中用 途 最广 的宿 主 ， 但由 养基 ， 目前有多家商业公司提供适用不同细胞株和不同生产工艺的 于 其 严重 的贴 壁作 用 ， 限制 了大 规模 悬 浮 培 养 的实 际应 用 。 目前 哺 无血清培养基 ， 如Ｕ ｌ ｔ ｒ ａ Ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｅ ， Ｐ ｍＣ Ｈ Ｏ， Ｐ ｒ ｏ ２ ９ ３ 等。 乳 动 物 细 胞生 产 重 组 蛋 白中 ，常 用 的 细胞 系有 Ｃ Ｈ Ｏ和 Ｈ Ｅ Ｋ ２ ９ ３两 考虑到制药过程的现实需要 ， 提高生物制备能力是保证蛋 白质 大类细胞 。 Ｃ Ｈ Ｏ是 目前生物工程上广泛使用的细胞 。 该细胞属于成 药物制备取得实效的关键 。从 目前的研究过程来看 ， 提高生物制备 纤维细胞 ， 本 身 很 少 分 泌 内源 蛋 白 ， 因此 对 目标 蛋 白分 离 纯 化 工 作 能 力 的研 究 成果 主要 表 现在 以下 几个 方 面 ： 十分 有利 ， 是 表 达 复 杂生 物 大 分 子 的理 想 宿 主 。工 业 生 产 上应 用 较 ４ ． １培养方式可以为单细胞悬浮式培养 。 这样可以减少培养基， 多 的是 Ｃ ＨＯ — Ｋ１ 细胞 及 Ｃ Ｈ Ｏ ／ ｄ ｈ ｆ ｒ 一 细胞 ， 被 广 泛 地用 于 重 组 Ｄ Ｎ Ａ蛋 提高培养效果， 降低培养过程成本。 白的稳定表达生产。 Ｈ Ｅ Ｋ ２ ９ ３细胞是转染腺病毒 Ｅ １ Ａ基因的人肾上 ４ ． ２反应罐的体积可以达到 ２ ０ 吨以上。 现有的培养实验将反应 皮 细胞 系 ， 它易于转染 ， 是 一 个 很 常 用 的 表 达研 究 外 源基 因 的 细 胞 罐的体积设定在 ２ Ｏ 吨， 并取得 了良好的培养效果。因此在蛋 白质制 株。利用瞬时基因表达方法 ， 采用悬浮培养系统 ， 可以快速 、 方便地 备过程 中， 可以根据实际需要扩大反应罐 的体积 ， 满足蛋白质制备 获 得 ｍｇ 级蛋 白。 需要 。 目前 还 有 一 些 哺 乳 动 物 细胞 株 正 在进 行 大 规模 培 养 生 产 的 研 ４ ＿ ３培养中使用无血清培养基 。 既降低培养基成本 ， 又减少了血 发中 ， 如来源于 Ｍａ ｄ Ｉ ｉ ｎ — Ｄ ａ ｒ ｂ ｙ 犬 肾的高分化 内皮 细胞株（ Ｍ Ｄ Ｃ Ｋ １ 、 红 清中动物成分的污染可能。 系细胞株 、 以及人的胚胎干细胞等 。由于不同重组细胞系表达 的重 ５ 结束 语 组蛋白其稳定性和糖基化类型不同 ， 需要根据 目的蛋 白选择最佳的 通过本文的分析可知 ， 结合生物制药 的研究与发展形势 ， 哺乳 重 组 细胞 系 。 动物细胞培养制备充足蛋白质药物已经成为了可能 ， 从目 前 的研究 从上述研究成果来看 ， 哺乳动物细胞制备充足蛋 白质药 物在重 来看 ， 哺乳动物细胞培养制备充足蛋 白质药物取得了积极进展 ， 在 组细胞 系中取得了积极进展 ，其产生的影 响主要表现在两个方面 ： 重组细胞系、 重组表达载体和生物制备过程中都取得了进展和突 哺乳动物细胞系 的分类越来越清晰 ， 主要分为 Ｃ Ｈ Ｏ和 Ｉ － Ｉ Ｅ Ｋ ２ ９ ３ 破 。为此 ， 我们应积极推动哺乳动物细胞培养制备充足蛋白质药物
蛋白质和多肽类药品
GLP-1可用于糖尿病的治疗
GLP-2可用于短肠综合症的治疗
HIV对人类的危害
总感染人数：3950万 2006年死亡：290万
2006年感染：430万
12000人感染/天 8000人死亡/天 全球第四大致死疾病
抗HIV药物的研究进展
Montagnier 1932—
Robert Gallo 1937—
Frederick Banting 和Charles Best 发现胰岛素
Cohn, Edwin Joseph 发明血浆蛋白分离法
Alick Isaacs和 Jean Lindenmann 发现干扰素
多肽药品的分类
➢天然存在的多肽 ➢非天然存在的多肽
◆天然多肽的修饰物 ◆蛋白质分子中的多肽片断 ◆应用噬菌体表面呈现多肽库筛选的多肽
胸腺素1，胸腺生成素，胸腺5肽等
枯草菌素，乳酸链球菌素，LactocinS等
HIV、肿瘤疫苗多肽等
蛋白质分子中的多肽片段
❖ 蛋白质分子中的某一个片段可完全体现其生 物功能，还可以具有与原蛋白无关的生物功 能
胸腺素1是胸腺素原的片断
1
28
胸腺素原
102
胸腺素1
机体保护多肽 — BPC-157
胃粘膜保护蛋白，分子量30,000，存在于胃液中。
蛋白质和多肽类药品 的研究进展
生物制药学教研室 生物技术中心 张英起
研究蛋白质和多肽的目的
在生命活动中的意义 作为疾病治疗的靶分子 作为药品用于疾病治疗
什么是药品？
◆用于疾病预防、治疗和诊断的物质 ◆ 对人体无或仅有较低的毒副作用 ◆ 特定工艺制备 ◆ 特定的标准进行质量控制
有效、安全、质量可控
腺癌等
b5蛋白质药物研发制备实验流程
b5蛋白质药物研发制备实验流程蛋白质药物是一种由蛋白质分子构成的药物，它们主要通过抑制或激活特定的蛋白质靶标来治疗疾病。
制备蛋白质药物是一个复杂的过程，涉及到从基因到蛋白质的表达、纯化和制备等多个步骤。
下面是一个典型的蛋白质药物研发制备实验流程。
1.基因克隆：通过PCR或其他方法从人体细胞中扩增选定蛋白质的基因序列。
基因通常被插入到表达载体中，以便在宿主细胞中高效表达。
2.细胞培养：将表达载体转染至宿主细胞（如CHO细胞、HEK细胞等），培养在含有适当培养基和增殖因子的培养条件下。
细胞可以被采用传统的培养方法或使用生物反应器来大规模培养。
3.表达和分泌：在细胞培养期间，目标蛋白质基因会被转录和翻译为蛋白质。
一些蛋白质会被表达和分泌到细胞培养液中，而另一些则会停留在细胞内。
4.细胞收集和破碎：当目标蛋白质分泌到培养液中时，细胞培养液被收集，细胞被离心收集。
细胞可以通过机械破碎或使用溶菌酶等方法来破碎，以释放细胞内的蛋白质。
5.纯化：通过使用各种蛋白质纯化技术，如亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析等，来纯化目标蛋白质。
这些技术可以去除细胞碎片、其他蛋白质和杂质，从而得到高纯度的目标蛋白质。
6.结构分析：通过质谱、核磁共振等技术对纯化的蛋白质进行结构分析，确认其活性和稳定性。
7.重组：在获得纯化的目标蛋白质之后，可以通过进一步的修饰（如糖基化、脂肪酰化等）或连连结合到其他分子（如抗体）上，以增强其治疗效果或改变其药代动力学。
8.体内活性评估：纯化的目标蛋白质可以在体内动物模型中进行活性评估，以确认其治疗效果和安全性。
9.临床前研究：在进行体内活性评估之后，可以进行更多的临床前研究，如药代动力学、毒性学和结构活性关系等研究，以确定剂量范围和疗效。
10.临床试验：经过临床前研究之后，蛋白质药物可以进行临床试验，并在临床试验阶段进行剂量优化、安全性评估和疗效评估。
总之，蛋白质药物的研发制备是一个复杂的过程，涉及到从基因克隆到表达、纯化和制备等多个步骤。
蛋白类药物的开发
蛋白类药物的开发发表时间：2012-04-16T14:06:46.140Z 来源：《中外健康文摘》2012年第7期供稿作者：付燕[导读] 随着生物技术和基因工程的发展，越来越多的多肽和蛋白类药物用于临床治疗。
付燕（黑龙江金九药业股份有限公司 158306）【中图分类号】R96【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2012）7-0155-03【摘要】生物技术被认为是21世纪最具主导地位的高新技术，生物技术药物基本都是多肽蛋白类药物，对肿瘤遗传性和非遗传性疾病有着特殊的疗效。
随着科学与技术的不断发展以及人民对生活质量的要求在不断提高蛋白药物的制备必将发展成为21世纪我国最具吸引力的新技术产业之一。
本文从蛋白类药物的认识，蛋白类药物开发的技术研究，蛋白和多肽类药物给药方法，以及对蛋白类药物的研究前景等方面，对蛋白类药物的开发有了综合性的认识。
【关键词】蛋白类药物蛋白质多肽开发生物技术随着生物技术和基因工程的发展，越来越多的多肽和蛋白类药物用于临床治疗。
近年来，蛋白类药物使用虽呈现上升趋势，但因制备工艺复杂、投递效率低、生物利用度差等诸多原因而受到限制，其中给药途径最为关键。
随着生物物理学、生物化学以及材料学在药学中的应用，诸如脂质体、微球、微囊以及纳米囊等技术的出现为解决上述问题提供了新的思路，其中微球以制备工艺简便、生物利用度高、靶向性强等优点而备受关注。
迄今为止，蛋白类药物由于诸多原因未能得到广泛应用，主要原因之一是较低的生物利用度问题难以解决。
而可生物降解微球在药物投递过程中可有效改善上述问题，它特有的载药方式能够明显减少蛋白类药物被机体复杂生理环境以及酶类物质的破坏，另外缓释及靶向特性对发挥其生物学效应也会起到十分重要的作用。
目前，其优势主要在疫苗和少数几个蛋白药物上得到验证和肯定。
想要在蛋白类药物的开发上有更新的进展，必须对它的开发有一个全面的了解。
1 蛋白类药物的认识1.1蛋白类药物的概念多肽和蛋白质类药物指用于预防、治疗和诊断的多肽和蛋白质类物质生物药物。
蛋白质药物的研发与生产
蛋白质药物的研发与生产蛋白质药物是目前药物研发领域的热点之一，具有高度的生物活性和特异性，能够针对疾病靶点进行作用，具有广泛的医学应用前景。
然而，与小分子化合物药物相比，蛋白质药物的研发与生产面临着更多的技术挑战和成本压力。
一、蛋白质药物的研发流程蛋白质药物的研发流程包括蛋白质表达、纯化、稳定性和活性评价等环节。
其中，蛋白质表达和纯化是蛋白质药物研发中的关键步骤，通常需要通过基因工程技术将目标蛋白质的基因插入到已知的表达系统中，然后通过细胞培养和蛋白质纯化等步骤制备出高纯度、高活性的蛋白质药物。
在蛋白质表达方面，常用的表达系统包括大肠杆菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞等。
不同表达系统之间具有优缺点，需要根据目标蛋白质的特性和应用场景进行选择。
同时，蛋白质表达还需要考虑如何优化表达量、构建适合目标蛋白质的表达载体等问题。
在蛋白质纯化方面，常用的方法包括亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析等。
这些方法可以根据目标蛋白质的分子量、电荷、亲和性等因素进行选择和组合，以实现高效、高纯的蛋白质纯化。
二、蛋白质药物生产中的挑战蛋白质药物的生产面临着多方面的挑战，包括制造成本高、稳定性差、生产周期长等因素。
其中，制造成本是蛋白质药物生产中的主要瓶颈之一，其成本约为小分子药物的几倍甚至十倍以上。
造成这种情况的原因主要有两个方面：一是蛋白质药物生产需要用到高昂的生物技术设备和耗材，而这些成本是较为固定的；二是蛋白质药物的生产周期长，同时需经历多个环节的纯化和检测，这些步骤的时间和技术要求都较高，导致生产成本较高。
此外，蛋白质药物的稳定性和活性评价也是生产中需要面对的挑战。
蛋白质药物的稳定性受到多种因素的影响，如温度、PH值、溶液浓度等，其容易受到氧化、水解、聚集等影响导致失活。
因此，需要针对生产过程中的不同环节进行稳定性评估和稳定性控制。
同时，蛋白质药物的活性评价也需要通过多种方法进行，如细胞功能测定、动物实验等，以保证生产的药物具有一定的生物活性和能够有效作用于靶点。
蛋白药物的制备及展望
蛋白药物的制备及展望
张政朴;陈新福
【期刊名称】《新材料产业》
【年(卷),期】2004(000)012
【摘要】材料科学与生命科学是21世纪最具发展潜力的2个学科，蛋白药物的制备包括蛋白药物的分离纯化、制剂等均与这2个学科紧密相关。
这是因为一方面蛋白药物的分离纯化及制剂均需要各种新型的吸附分离功能材料及生物可相容、可降解、可吸收材料，另一方面蛋白药物的分离纯化给予生命科学的发展。
研究水平以及医疗水平的提高提供了坚实的物质基础。
【总页数】4页(P57-60)
【作者】张政朴;陈新福
【作者单位】南开大学高分子化学研究所;南开大学高分子化学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R9
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临床适应症 休克 $ 创伤 $ 外科手术和烧伤病人的血容扩充剂 免疫缺陷 & 易感人群抗感染的被动免疫预防 & 自 体免疫疾病的免疫调节 败血病 肠病 乙型血友病 甲型血友病 & 维生素 S 缺陷 & 肝病 乙型血友病出血的预防和治疗及其他出血疾患 Q$缺陷 ; 凝血障碍= 蛋白 3 缺陷 ; 血栓= Q " 或 Q % 抑制剂引起的血友病 低或异常和无纤维蛋白原血症出血 Q & 缺陷 ;凝血障碍= Q ’( 缺陷 ;凝血障碍= &VQ 缺陷 ;出血 = 肝病 $ ?W<(缺乏引起的出血及血栓 肺气肿 遗传性血管神经性水肿 脓血症 & 呼吸综合症
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界引入毒性物质"
34)5" 合并为法玛西亚普强 6()*+! ,*-.* 7 2#34)58 公司 " 9::: 年法玛
西亚普强 6()*+,*-.* 72#34)58 公司 再次与孟山都 6;45<*5=48 公司合并! 形成目 前 世 界 最 大 的 医 药 公 司 之 一 ! 公司的总部位于美国 新 泽 西 ( 此外还有英国的 >)*=,*5! 日本的
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! 蛋白药物在医学治疗和研 究方面的应用
人血浆是一种高度复杂的独特 生物物质 & 含有 899 多种各具特有 生理功能的蛋白质% 在世界范围 内 & 人血浆分级分离法和亲合层析 技术是目前获得 :9 多种 临 床 治 疗 所 必 需 的 血 浆 制 品 ; 如 表 <= 的 主 要方法 % 预计国内市场需要人血清 白 蛋 白 ; >?@= 为 AB.C’ & 如 按 照
"6 $ 刚性 ’ 应该能够承受在较
高流速时所产生的压力 &
!6 $ 亲水性 ’ 有些情况下疏水
性的分离介质会使蛋白变性 &
’()*+, # 但是它的年销售额估计可
以达到 "- 亿美元 % 由 于 蛋 白 药 物 用量少 # 毒副作用小 # 见效快 # 已 经越来越引起人们更大的关注 % 目 前蛋白药的年销售总量已经达到
&"# 特异性吸附$ 以便降低蛋白
在分离纯化过程中的损失! 提高收率" 色谱分离时 ! 由于使用的方法 不同又可以分为$ 凝胶过滤层析 % 或体积排阻层析 &# 羟基磷灰石层 析# 离子交换层析# 疏水作用层 析# 反相作用层析以及亲和层析 等 ! 各种层析方法的优缺点以及适 用范围列于表 ’’ 此外 ! 值得一提 的是膜分离以及高效液相制备色谱 表/
外! 例如! 鼻粘膜吸 收的微球喷雾剂或肠 粘膜吸收的纳米粒子
的使用 ! 给蛋白药物的分离纯化提 供了非常有力的武器 ( 由于疏水性很强的聚苯乙烯介 质容易使蛋白变性 ! 因此分离纯化 蛋白用的介质大部分用葡聚糖和琼
!" 新 材 料 产 业
源! 在自然界中存量仅次于纤维 素 ( 近年来 ! 使用壳聚糖对蛋白药 物进行分离纯化做了许多研究 ! 有 望成为可以代替葡聚糖和琼脂糖的 新型分离介质 (
;()F+%G/0/7H%.,/I= 是 一 种 重 要 的 捕
光色素蛋白& 主要是由藻蓝蛋白
; ()F+%+F’I/I & (3= $ 别 藻 蓝 蛋 白 ;?00%7)F+%+F’I/I& ?(3= 及 藻 红 蛋
白 ; ()F+%,HF.)H/I& (J= 组 成 % 藻 胆蛋白是一种安全无毒的蛋白资 源 & 在自然界中很有开发价值 & 而 且在光合作用原初理论研究方面也 有参考价值 % 螺旋藻多糖和藻蓝蛋 白是螺旋藻中的重要活性物质 % 藻 蓝蛋白既可以作为天然色素广泛应 用于食品 $ 化妆品 $ 染料等工 业 % 同时藻蓝蛋白可以产生强烈荧 光 & 利用该特性可制成荧光试剂 $ 荧光 探针 $ 荧光示踪物等 & 用于临床医 学诊断 $ 免疫化学及生物医学工程 等研究领域% 作为 一种重要的生理活 性成分& 可制成药 品用于医疗保健& 同时藻蓝蛋白还是 一种无毒副作用的 理想光敏剂 % 蛋白类食品# 具有生理活性的蛋 白质类物质在维持 现代人健康方面已 必不可少& 在医疗 和食品领域已逐渐 得到应用% 蛋白质 具有广泛的功能性 质& 每一种性质都 会给食品及其加工 过程带来特定的效 果% 因而可将这些 功能蛋白质如乳清
超过 /.. 亿美元% 自 "0(! 年第 " 个 蛋白药上市# 至今已有 1. 多个蛋白药 面世# 随着这些药物专利保护期的结 束# 给我国药品制造和开发商提供了 许多商机% 大部分蛋白药物是从生物发酵液 或是从天然产物的提取液中分离提纯 而获得# 因此分离纯化技术是蛋白药 物制备技术的关键% 如对蛋白药物 # 要求杂质不超过 "..2". 4# 对核酸产
层析名称 凝胶过滤层析 分离原理
?4@4 A4B* 等 公 司 ( 但 是 这 些 公 司
提供的分离介质的价格都非常昂 贵 ( 由甲壳素脱乙酰制备得到的壳 聚糖 ! 有非常优异的生物相容性和 生物可降解性 ! 该材料是可再生资 各种层析方法介绍
特点
6 C$ IJ$8 类 似 物 的 (CDE 微 球 !
+0,1 公司 % 该公司开发了 一 种 释 放
卡氮芥 ! 23$4 " 的脑内 植 入 长 效 缓 释 药 膜 ! 50/’6,0 "& 用 于 脑 癌 手 术后局部化疗 & 临床效果甚佳 % 表:
血浆浓度 ;*EC#= 白蛋白
免 LE5 疫 球 蛋 LEN 白 LE?
:99 元 C支 ! 含量 D9E" 计算 & 该产
!1" 对 最 终 产 品
! 蛋白药物的分离纯化方法!
由于蛋白药物的种类非常多# 目 前使用的蛋白药物的分离与纯化的方 法也非常多% 在实际操作中# 使用的 材料以及采取的分离与纯化的方法也 是各不相同# 要根据具体选择的目标 蛋白来决定# 至于分离操作时所使用 的条件# 则更加千差万别% 一般地讲 # 目前常用的从提取 液或发酵液中分离纯化蛋白药物的 方法大致有超滤 $ 离心 $ 沉降 $ 萃
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蛋白药物的制备及展望
张政朴 陈新福
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材 料 科 学 与 生 命 科 学 是 !" 世 纪最具发展潜力的 ! 个学科 # 蛋白 药物的制备包括蛋白药物的分离纯 化 $ 制剂等均与这 ! 个学科紧密相 关 % 这是因为一方面蛋白药物的分 离纯化及制剂均需要各种新型的吸 附分离功能材料及生物可相容 $ 可 降解 $ 可吸收材料 # 另一方面蛋白 药物的分离纯化给予生命科学的发 展 # 研究水平以及医疗水平的提高 提供了坚实的物质基础 % 随着科学 与技术的不断发展以及人民对生活 质量的要求在不断提高 # 蛋白药物 的制备必将发展成 为 !" 世 纪 我 国 最具吸引力的新技术产业之一 % 蛋白质的分离与纯化主要包括 两个目的# 其一是蛋白药物的制 备 # 如在发酵液中提取人血清白蛋 白 ! #$% "& 其 二 是 医 学 研 究 # 如 对 #%&# 病毒的研究 % 与普通常用 药物有所不同 # 蛋白药物的用量一 般都很少 # 但是附加值却很高 # 属 于高新技术范畴 # 这也是这一类药 物能够获得许多人青睐的原因 % 如 目前全球长效干扰素的产量为
16 $ 孔径 ’ 有些蛋白分子体积
较大 # 需要使用大孔径的分离介质 才能达到较为理想的分离效果 &
’6 $ 粒径 ’ 均匀的粒径可以获
得更好的柱效 &
!.. 亿美元+, # 预计到 !.". 年将会
/6 $ 容易衍生化 ’ 以便根据目
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产业透视
用于治疗乳腺癌和前 列腺癌已经商品化! 商品名叫垂普啉 % ?+@!
利用分子体积大小的差异
分离精度不高 ! 常用于分离分子体积 相差较大的蛋白 ! 或蛋白分子的脱盐
#K.5&! 每 月 注 射 一 针 !
一般 ! "/: 针 即 可 完 全 抑制癌细胞的发展! 该产品在日本和美国 的 年 产 值 达 到 /: 亿 美 元( 此外! 正在研究 中的控释制剂很多! 例如包埋骨生长因子 的 (CDE 棒 用 于 促 进
口服制剂! 植入中耳内治疗中耳 炎 ! 或用注射器注入眼玻璃体的内 腔中治疗白内障吸除术后的感染等 多种制剂 ( 其他可用于蛋白药物缓 释的生物可降解的高分子材料还
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有 # 聚磷腈 $ 聚氨基酸 $ 聚酸酐 $ 聚己内酯 $ 聚 ! ! 羟 基 丁 酸 酯 和 羟 基戊酸酯等 % 多聚糖类 & 特别是右旋糖酐是 目前研究最多的水溶性载体 & 它的 特点是在体内的归宿与分子量的大 小有直接关系 & 因此可通过选用合 适的分子量实现向某一特定靶器官 定位 & 其分子中的 "! 麦芽糖和 #! 岩藻糖还具有肝细胞特异靶向性 & 可用于靶向控释制剂% 此外壳聚 糖 & 聚氨基酸等都有良好的生物降 解性和可修饰性 & 用这些材料作为 靶向药物载体的研究也越来越多 % 聚酸酐是由美国麻省理工学院发 明并将专利权授予 $%&’ ()’*’+,-./!