白蛋白作為藥物載體的特點(diǎn)

白蛋白作為藥物載體的特點(diǎn)一、白蛋白的簡介二、來源（從什么物種，用什么方法提取）三、白蛋白的結(jié)構(gòu)分析四、白蛋白可以作為藥物載體的機(jī)理五、幾種藥物的舉例六、研究的前景白蛋白（albumin,Alb）：別稱為清蛋白，溶于水且遇熱凝固的一種球形單純蛋白，為含585個(gè)氨基酸殘基的單鏈多肽，分子量為66458，分子中含17個(gè)二硫鍵，不含有糖的組分。一、簡介白蛋白的分類卵白蛋白血清白蛋白乳白蛋白肌白蛋白麥白蛋白豆白蛋白白蛋白（又稱清蛋白）是由肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞合成，在血漿中的半壽期約為15-19天，是血漿中含量最多的蛋白質(zhì)，占血漿總蛋白的40%-60%。白蛋白是屬于球蛋白的一種蛋白質(zhì)。在人體內(nèi)它最重要的作用是維持膠體滲透壓。人血白蛋白，系由健康人血漿經(jīng)低溫乙醇蛋白分離法提取，并經(jīng)病毒滅活處理制成。人血白蛋白制劑不含任何抗體，不會(huì)增加機(jī)體免疫力。生理作用a:維持膠體滲透壓:b:物質(zhì)結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)

c:協(xié)調(diào)血管內(nèi)皮完整性d:保護(hù)血細(xì)胞，調(diào)節(jié)凝血e:不激活炎癥反應(yīng)f:器官保護(hù)g:其他：抗氧化，損傷修復(fù)等

白蛋白又稱清蛋白。一類分子較小,呈球狀,能溶于水的蛋白質(zhì)。主要存在于哺乳動(dòng)物、細(xì)菌、霉菌和植物中。卵白蛋白、乳白蛋白、血清白蛋白和麥清白蛋白、豆白蛋白等植物白蛋白都屬此類。卵白蛋白包括卵清蛋白和伴清蛋白主要從卵白中提取乳白蛋白廣泛存在于哺乳動(dòng)物（牛、山羊、駱駝、馬、荷蘭豬、兔等）和人的乳汁中，是由乳腺腺泡上皮合成的特殊蛋白質(zhì)。麥清蛋白和豆白蛋白等統(tǒng)稱為植物性白蛋白從植物種子中提取血清白蛋白主要來源于動(dòng)物血液二、白蛋白來源動(dòng)植物組織或細(xì)胞，細(xì)菌細(xì)胞裂解破碎得到蛋白質(zhì)提取液通過鹽析等電點(diǎn)沉淀等方法除去其中的雜質(zhì)得到體積較小，雜蛋白較少的蛋白提取液純化的鑒定重結(jié)晶結(jié)晶經(jīng)過層析電泳等電點(diǎn)聚焦等方法進(jìn)一步分離純化蛋白純度過低時(shí)重復(fù)以上步驟得到較為純凈的白蛋白白蛋白提取工藝結(jié)構(gòu)白蛋白的分子結(jié)構(gòu)已于1975年闡明，為含585個(gè)氨基酸殘基的單鏈多肽，分子量為66458，分子中含17個(gè)二硫鍵，不含有糖的組分。在體液pH7.4的環(huán)境中，白蛋白為負(fù)離子，每分子可以帶有200個(gè)以上負(fù)電荷。它是血漿中很主要的載體，許多水溶性差的物質(zhì)可以通過與白蛋白的結(jié)合而被運(yùn)輸。這些物質(zhì)包括膽紅素、長鏈脂肪酸（每分子可以結(jié)合4-6個(gè)分子）、膽汁酸鹽、前列腺素、類固醇激素、金屬離子（如Cu2+、Ni2+、Ca2+）藥物（如阿司匹林、青霉素等）。三、的白蛋白分子白蛋白由具有相似的三維結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)域組成，但是三個(gè)區(qū)域具有高度不對(duì)稱性(如圖所示)。域Ⅰ和域Ⅱ幾乎互相垂直，形成一個(gè)T-型的組裝，在T-型的組裝中，通過疏水力和氫鍵相互作用，亞域ⅡA的尾部黏附在亞域ⅠA和亞域ⅠB之間的界面上。域Ⅲ凸出亞域ⅡB大約45°角，因此域Ⅱ和域Ⅲ形成一個(gè)Y-型的組裝。域Ⅲ只和亞域ⅡB相互作用。這些特征使得人血清白蛋白分子像個(gè)心型。亞域ⅠB與亞域ⅢA、亞域ⅢB形成一個(gè)很大的通道，因此域Ⅰ和域Ⅲ幾乎沒有任何接觸。由于域Ⅲ碳端的兩個(gè)螺旋沒有和白蛋白分子其他部分有相互作用，因此域Ⅲ碳端的兩個(gè)螺旋有很高的溫度因子。人血清白蛋白(a)和人血清白蛋白-脂肪酸復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu)(b)．脂肪酸用空間填充模型顯示。白蛋白結(jié)構(gòu)域分別用不同顏色標(biāo)記:亞域ⅠA-紅色;亞域ⅠB-綠色;亞域ⅡA-藍(lán)色;亞域ⅡB-黃色;亞域ⅢA-藍(lán)綠色;亞域ⅢB-橘黃色脂肪酸在人血清白蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)［24］［PDB編碼:3B9L］。脂肪酸和氨基酸側(cè)鏈用棍棒模型顯示，水分子用小圓球顯示。脂肪酸、氨基酸側(cè)鏈和水中的原子用不同顏色標(biāo)記:氧原子-紅色;氮原子-綠色;碳原子-灰色重疊人血清白蛋白和人血清白蛋白-十四酸復(fù)合物的結(jié)構(gòu)顯示脂肪酸結(jié)合顯著地改變?nèi)搜灏椎鞍椎臉?gòu)象為什么白蛋白可以作為許多藥物的載體？其機(jī)理何在？①它是內(nèi)源性物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生毒性或免疫反應(yīng)。②同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。③白蛋白獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)可增加難溶性藥物在血漿中的溶解度，顯著降低藥物毒性，且對(duì)于易氧化藥物具有較好的保護(hù)作用。機(jī)理四、Ⅰ、化學(xué)鍵偶聯(lián)：白蛋白具有很多活性氨基、羧基，應(yīng)用白蛋白表面的活性基團(tuán)與藥物偶聯(lián)，在體內(nèi)酶的作用下鏈接的化學(xué)鍵緩慢斷裂，可以實(shí)現(xiàn)緩釋、提高藥物溶解性、靶向等目的。以表面活性氨基可供結(jié)構(gòu)修飾做較為詳細(xì)的介紹:ⅰ.共價(jià)偶聯(lián)改變表面性質(zhì)（如PEG修飾提高親水性，避開巨噬細(xì)胞的吞噬）ⅱ.結(jié)合細(xì)胞特異性受體（如半乳糖化修飾提高肝靶向性)ⅲ.葉酸修飾（提高對(duì)葉酸受體豐富的腫瘤細(xì)胞的靶向性）ⅳ.免疫抗體歐聯(lián)（抗體-抗原介導(dǎo)系統(tǒng)）ⅴ.磁性化等措施實(shí)現(xiàn)藥物的主動(dòng)靶向性。

其中，賴氨酸殘基是建立蛋白與藥物間分子鏈接的重要官能團(tuán)。Ⅱ、物理包裹白蛋白作為藥物的物理包埋物時(shí)，可以起到：ⅰ.保護(hù)藥物不受外界環(huán)境影響。ⅱ.提高藥物的穩(wěn)定性。

ⅲ.制備合適粒徑大小的納米粒，依賴EPR效應(yīng)實(shí)現(xiàn)靶向的目的。ⅳ.藥物從制劑中緩慢釋放實(shí)現(xiàn)緩釋。Ⅲ、白蛋白修飾載體將白蛋白與相應(yīng)配體、抗體歐聯(lián)作為藥物載體，借助配體、抗體的作用實(shí)現(xiàn)靶向的目的。ⅰ.偶聯(lián)配體ⅱ.偶聯(lián)單抗ⅲ.親水/疏水修飾優(yōu)點(diǎn)總括：1.白蛋白是人體內(nèi)源性物質(zhì)（1）不會(huì)產(chǎn)生毒性或免疫反應(yīng)；（2）具有良好的穩(wěn)定性，不會(huì)因人體內(nèi)環(huán)境的變化或免疫反應(yīng)而變性或降解。3DstructurefromPDB2.利用白蛋白獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，以物理包裹或化學(xué)鍵偶聯(lián)的方式將藥物載入其中，（1）增加難溶性藥物在血漿中的溶解度；（2）顯著降低藥物毒性；（3）對(duì)于易氧化藥物具有較好的保護(hù)作用，可顯著延長藥物半衰期TIFFimagefromPDB3.白蛋白載藥有被動(dòng)靶向的作用。

藥動(dòng)學(xué)研究表明，白蛋白易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬而被動(dòng)靶向于肝、腎、骨髓等器官。對(duì)白蛋白表面具有活性的氨基如賴氨酸α,ε-氨基進(jìn)行化學(xué)修飾，再偶聯(lián)特異性抗體或配體，可達(dá)到主動(dòng)靶向的目的。缺點(diǎn)總括：穩(wěn)定性差，半衰期短，成本高，存在致敏性，生物利用度低，對(duì)酶敏感載藥量有待提高靶向性需待增強(qiáng)。容易被被巨噬細(xì)胞吞噬掉。Example一．物理形式結(jié)合——藥物載體（一）傳統(tǒng)制備方法為去溶劑化-化學(xué)交聯(lián)法。將白蛋白水溶液與含藥油相在合適的穩(wěn)定劑下乳化形成乳粒，再加熱或化學(xué)交聯(lián)(戊二醛變性)使乳粒固化，最后采用過濾或離心的方法收集得到白蛋白微球或納米粒。1.張曉燕等用此法制得了穩(wěn)定的多西他賽(多西紫杉醇)白蛋白納米粒。顯著提高了多西他賽在水相中的濃度。2.郭莉媛等[5]采用該法制備了白藜蘆醇白蛋白納米粒，所得納米粒呈球形，主要分布于400～500nm。制成納米粒后白藜蘆醇的水溶性顯著改善，溶解度較原藥提高了12倍。（可以提高原藥的水溶性，增加藥在水相中的濃中）（二）新型白蛋白納米粒制備技術(shù)不改變白蛋白結(jié)構(gòu)的前提下，將藥物載入其中，以提高制品穩(wěn)定性。例：紫杉醇-白蛋白納米粒(nab-paclitaxel，Abraxane?)是第一個(gè)應(yīng)用白蛋白納米粒技術(shù)的上市藥物，該制劑利用了腫瘤細(xì)胞攝取營養(yǎng)物質(zhì)的途徑，將白蛋白傳送的營養(yǎng)物質(zhì)替換為抗腫瘤藥紫杉醇。A.避免了表面活性劑(如聚氧乙烯蓖麻油)的使用，減少了由此帶來的過敏反應(yīng)B.使藥物富集于腫瘤病灶部位。（很多學(xué)者用nab-paclitaxel對(duì)部分癌癥進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，從二期臨床研究看來，紫杉醇-白蛋白納米粒有：良好的藥效且毒性可耐受，不良反應(yīng)可控。）二．化學(xué)偶聯(lián)方式——白蛋白化藥物應(yīng)用白蛋白表面的活性基團(tuán)與藥物偶聯(lián)，確保白蛋白的理化性質(zhì)不變，從而得到結(jié)構(gòu)和性質(zhì)保存完好的藥物偶聯(lián)白蛋白。1.甲氨蝶呤(MTX)-HSA結(jié)合物是將MTX與HSA的賴氨酸基團(tuán)直接偶合而制成。Devineni等人先以N-羥基琥珀酰亞胺和2,2'-二環(huán)己基碳二亞胺處理MTX得到甲氨蝶呤活性酯，然后與HSA交聯(lián)。優(yōu)勢(shì)：這樣不僅HSA能連接數(shù)目較多的藥物分子，且結(jié)合物性質(zhì)穩(wěn)定，能保持較好的水溶性。2.Hickstein等人為了避免MTX作為免疫抑制劑使用時(shí)對(duì)胃腸道和骨髓細(xì)胞的嚴(yán)重不良反應(yīng)，將MTX與HSA偶聯(lián)制成MTX-HSA。由于增殖性淋巴細(xì)胞以攝取白蛋白為能量，因此期望MTX-HSA可快速靶向到該細(xì)胞來抑制免疫作用。優(yōu)勢(shì)：避免原藥不良反應(yīng)；快速靶向到靶點(diǎn)，起作用3.Fiehn等人通過膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎(collageninducedarthritis，CIA)的小鼠模型研究了MTX與MTX-HSA的療效。結(jié)果表明，兩者如要達(dá)到相同的療效，MTX-HSA的給藥量僅為MTX的20％。且在治療后期，僅MTX-HSA組顯示有效。優(yōu)勢(shì)：這說明HSA與MTX偶合物顯著優(yōu)于MTX，提示HSA是一種有效且長效的藥物載體材料。缺陷：氨甲喋呤是不等量地與白蛋白分子結(jié)合，因?yàn)榘椎鞍咨腺嚢彼釟埢姸?，只是反?yīng)的平均結(jié)合比例為1:1，因此這一偶聯(lián)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)并不清楚，其分解速率，分解產(chǎn)物也尚不明確。4.

HSA/IFN-α融合蛋白（Albuferon-α）

Albuferon-α的研發(fā)主要是針對(duì)慢性丙型肝炎（CHC）治療Albuferon-α是將HSA同IFN-a-2b的N端融合制備而成，融合HSA后的IFN-a-2b的二級(jí)和三級(jí)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)保持完好，依然具有同受體IFNARl和IFNAR2有效結(jié)合的活性，可激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)從而抑制病毒復(fù)制優(yōu)點(diǎn)：由于融合HSA后藥物半衰期的延長，Albuferon-α可2～4周間隔應(yīng)用，這將更有利于提高治療的依從性，并防止對(duì)合并應(yīng)用的抗病毒藥物(如蛋白酶抑制劑)產(chǎn)生耐藥性。缺點(diǎn)：雖然融合HSA的蛋白質(zhì)藥物在體內(nèi)的半衰期大大延長，但生物活性(ECso)均明顯低降，所以在今后的研究中可以考慮通過設(shè)計(jì)連接HSA與藥物蛋白的linker等途徑以解決這個(gè)難題。三．白蛋白表面改性制備靶向給藥制劑

細(xì)胞表面存在各種受體，利用配體與受體的特異性結(jié)合，使白蛋白納米粒直接靶向細(xì)胞，從而改變納米粒的生物分布。FromPPI（一）葉酸(folate)偶聯(lián)

多種腫瘤(卵巢癌、肺癌、乳腺癌、結(jié)腸直腸癌等)細(xì)胞膜表面的葉酸受體活性和數(shù)量顯著高于正常細(xì)胞，這為葉酸受體介導(dǎo)藥物靶向于腫瘤細(xì)胞的研究奠定了基礎(chǔ)。葉酸偶聯(lián)白蛋白納米粒是由葉酸和白蛋白表面活性基團(tuán)在縮合劑的作用下偶聯(lián)，然后將結(jié)合物與藥物通過去溶劑法制得。例：劉海等人通過此法制得的白蛋白納米粒進(jìn)入小鼠體內(nèi)優(yōu)勢(shì)：可靶向于肝癌細(xì)胞，提高藥效。（二）聚乙二醇(PEG)化白蛋白

普通白蛋白納米粒表面共價(jià)結(jié)合親水性聚合物PEG，形成一層或多層保護(hù)性的親水衣膜，改變微粒表面性質(zhì)，阻礙調(diào)理素(opsonin)的作用，從而避開巨噬細(xì)胞的吞噬。例：徐超等用單甲氧基聚乙二醇(mPEG)對(duì)白蛋白納米球進(jìn)行表面修飾。優(yōu)勢(shì)：可躲避吞噬細(xì)胞的捕獲和增加藥物負(fù)載量。（三）免疫抗體偶聯(lián)

白蛋白納米粒表面偶聯(lián)抗體有助于實(shí)現(xiàn)其與腫瘤細(xì)胞的特異性結(jié)合，還能維持有效藥物濃度，提高轉(zhuǎn)染效率和轉(zhuǎn)染產(chǎn)物的生物利用度。例：闞和平等人將抗人肝癌單克隆抗體HAb18通過異型雙功能交聯(lián)劑與載多柔比星(ADR)的人血清白蛋白納米球[HSA(ADR)-NS]偶聯(lián)，制成的具有單抗活性的抗人肝癌免疫納米球HAb18-HSA(ADR)-NS能與人肝癌細(xì)胞株SMMC-7721特異性結(jié)合，其體外殺傷SMMC-7721細(xì)胞的IC50值(44.6μg/ml)較HSA(ADR)-NS(345.5μg/ml)及ADR(365.5μg/ml)明顯降低；人肝癌裸鼠模型顯示腫瘤抑制率比HSA(ADR)-NS及ADR明顯增強(qiáng)。（四）表皮生長因子(epidermalgrowthfactor，EGF)偶聯(lián)表皮生長因子受體(epide