生物制藥工藝學(xué)生化藥物制造工藝

生物制藥工藝學(xué)生化藥物制造工藝第1頁/共37頁生物藥物的類別（一）天然生物藥物

1.微生物藥物microbilmedicine2.生化藥物（含海洋藥物）Biochemicalmedicine（Marinemedicine）（二）生物技術(shù)藥物（新生物制品）

1.DNA重組藥物（DNArecombinantmedicine）——基因工程與蛋白質(zhì)工程藥物

2.基因藥物（三）合成或半合成生物藥物第2頁/共37頁聚乙二醇化技術(shù)原理屏蔽效應(yīng)BECDA減少酶的降解降低清除率提高溶解度降低免疫反應(yīng)性降低免疫原性第3頁/共37頁經(jīng)典案例——PEGASYSIFNINTERONPEGASYS分布容積，L31–9880*6–14?清除率，mL/h11,800–16,1701,54080吸收半衰期，h2.34.650峰/谷比值無限1001.5-2.0清除半衰期，h2–5?4077第4頁/共37頁生化藥物制造工藝

第十三章第5頁/共37頁生化藥物的定義、分類、特點定義：具體運用生物化學(xué)研究方法，從生物體中經(jīng)提取、分離、純化等手段獲得的天然存在的生化活性物質(zhì)或?qū)⑸鲜鲞@些物質(zhì)加以結(jié)構(gòu)改造或人工合成創(chuàng)造出的自然界沒有的新的活性物質(zhì)，通稱生化藥物(Biochemicalmedicine)。第6頁/共37頁酶類藥物輔酶類藥物核苷酸與核酸類藥物多肽類藥物氨基酸類藥物蛋白質(zhì)類藥物多糖類藥物脂類藥物分類第7頁/共37頁生化藥物特性1．藥理學(xué)特性：1

藥理活性高，針對性強毒副作用少，營養(yǎng)價值高2生理副作用常有發(fā)生

免疫原反應(yīng)過敏反應(yīng)3第8頁/共37頁生化藥物特性2．化學(xué)特性：1含量低、雜質(zhì)多、工藝復(fù)雜、收率低、技術(shù)要求高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生物活性受空間結(jié)構(gòu)嚴(yán)格限制，穩(wěn)定性差；2易染菌、腐敗3第9頁/共37頁

3.天然生化藥物是新型生物藥物的先導(dǎo)物:

通過合理藥物設(shè)計，可以創(chuàng)制療效更高，作用更專一，更易為機體接受，副作用與不良反應(yīng)更小的新藥。GLP-1具有明確的降血糖活性，但由于半衰期過短，原形難以直接用于臨床先導(dǎo)物分子改構(gòu)及受體天然激動劑的篩選，代表性藥物是Exendin-4化學(xué)修飾，代表藥物是NovoNordisk公司的Liraglutide融合蛋白，代表藥物是HGS公司的Albugon（融合白蛋白）生化藥物特性第10頁/共37頁GLP-1的結(jié)構(gòu)

人體內(nèi)源性的GLP-1有兩種形式：GLP-1（7-36）-NH2和GLP-1（7-37），前者較后者在C末端缺少一個Gly，但末端是酰胺化的。其N末端的His-Ala結(jié)構(gòu)是人體內(nèi)DPP-4酶的識別序列，可迅速被切去，酶切后的產(chǎn)物失去降糖活性且是原形多肽的競爭性抑制劑。第11頁/共37頁GLP-1的天然受體激動劑

上圖顯示的是Exendin-4的分子結(jié)構(gòu)，該分子是源于美洲巨蜥唾液的一種天然多肽，它與GLP-1有53%的序列同源性，是GLP-1受體的天然激動劑。由于N端結(jié)構(gòu)為His-Gly，該分子可有效抵抗DPP-4的酶解，其體內(nèi)半衰期為3.3-4小時，每天注射兩針。第12頁/共37頁GLP-1的結(jié)構(gòu)改造

上圖顯示的是NovoNordisk公司基于GLP-1研發(fā)的Liraglutide，該分子第34位Lys突變?yōu)锳rg，第26位Lys軟脂酸修飾后可與體內(nèi)的白蛋白結(jié)合。與白蛋白偶合后的分子一方面可以有效的抵抗酶解，另一方面可顯著延長體內(nèi)半衰期(12.6小時)，該藥物在臨床上可實現(xiàn)每天注射一針。第13頁/共37頁GLP-1的結(jié)構(gòu)改造

上圖顯示的是采用PEG修飾GLP-1的結(jié)構(gòu)，通過對GLP-1第34位Lys進(jìn)行選擇性修飾可顯著提高GLP-1對DPP-4的抵抗能力（酶解半衰期自9.6min延長至88.1min），而其生物學(xué)活力保持良好（PEG-GLP-1生物學(xué)活力是GLP-1原形多肽的93%）。第14頁/共37頁80-90年代70-80年代50-70年代有機溶劑分級分離、等電沉淀--------粗提物

100余種離子交換層析、凝膠層析、超濾等技術(shù)--------提高了產(chǎn)品的純度和收率

350余種多種層析技術(shù)、超速離心等--------高純度的生化藥物

500多種第15頁/共37頁生化藥物的資源植物動物動物臟器血液、分泌物及其它代謝物微生物海洋生物第16頁/共37頁主要從以下臟器中制取生化藥物第17頁/共37頁毒蜥Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的一種多肽，研究發(fā)現(xiàn)該多肽與人體內(nèi)的GLP-1在序列上有53％的同源性，同GLP-1一樣具有促進(jìn)胰島素分泌、抑制胰高血糖素分泌及保護(hù)胰島β細(xì)胞等作用。2005年經(jīng)FDA批準(zhǔn)用于二型糖尿病的治療。Exenatide是Exendin-4的人工合成品。Exenatide第18頁/共37頁麻省Transmolecular公司的科學(xué)家將放射性I－131附著于自蝎子毒液中提取的一種多肽制成藥物，研究發(fā)現(xiàn)該藥物具有靶向性，對晚期神經(jīng)膠質(zhì)瘤有較好療效，患者只需要從外部注射這種化合物，而無需再進(jìn)行化療或放射治療。該藥物目前仍處于臨床研究階段。蝎毒肽第19頁/共37頁微生物1利用微生物作為工具微生物的代謝物2微生物菌體3第20頁/共37頁海洋生物1海藻類：已知的海藻有1萬多種海洋動物類：腔腸動物類、節(jié)肢動物類、軟體動物類、魚類、爬行動物類、海洋哺乳動物類2海洋微生物：3第21頁/共37頁僧袍芋螺齊考諾肽（ziconotide）最初由僧袍芋螺中提取，現(xiàn)已人工合成，是一種神經(jīng)細(xì)胞鈣通道阻斷劑。作為一種非阿片類鎮(zhèn)痛藥物，用于治療嚴(yán)重的慢性神經(jīng)性疼痛，其鞘內(nèi)注射劑經(jīng)FDA批準(zhǔn)于2005年上市。

齊考諾肽（ziconotide）第22頁/共37頁DidemninB是一種由7個氨基酸和2個羧酸組成的帶有分枝的環(huán)縮肽,既能抑制蛋白質(zhì)的合成,也能抑制DNA、RNA的合成,對黑色素瘤B16細(xì)胞周期作用的研究表明,它可殺傷各期細(xì)胞,尤以G1至S期細(xì)胞敏感，它可快速完全介導(dǎo)HL-60細(xì)胞凋亡。目前DideminB已能夠人工全合成,該藥完成了臨床Ⅱ期實驗,最有希望開發(fā)成治療癌癥的新藥。此外第二代didemnins-脫氫didemninsB(aplidine)現(xiàn)也已進(jìn)入臨床實驗。

海鞘來源的抗癌肽

DidemninB第23頁/共37頁海兔體內(nèi)存在著多種結(jié)構(gòu)獨特、生理功能各異的次生代謝產(chǎn)物,如萜類、毒素、甾體、大環(huán)內(nèi)酯及肽類等,其中肽類化合物尤為引人注目。其中Dolastatin15和Dolastatin10已經(jīng)完成全合成,并正在美國進(jìn)行Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗,主要用于小細(xì)胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等實體瘤的治療。

海兔來源的抗癌作用肽第24頁/共37頁第一節(jié)氨基酸類藥物第25頁/共37頁氨基酸類的分類1蛋白質(zhì)氨基酸：編碼氨基酸非蛋白氨基酸：D型氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等2衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等

3第26頁/共37頁第27頁/共37頁氨基酸的生產(chǎn)方法蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸發(fā)酵法：蘇氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、精氨酸、組氨酸、脯氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸、賴氨酸、亮氨酸等化學(xué)合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸等酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等第28頁/共37頁水解氨基酸分離

精制氨基酸蛋白質(zhì)酸水解法堿水解法酶水解法溶解度法特殊試劑吸附法吸附法離子交換法結(jié)晶重結(jié)晶蛋白質(zhì)水解法第29頁/共37頁微生物，植物細(xì)胞，動物細(xì)胞化學(xué)合成，生物合成，天然存在底物(AA前體)生物反應(yīng)器含L-AA反應(yīng)液L-AA酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)L-AA流程第30頁/共37頁結(jié)構(gòu)分子量等電點性質(zhì)溶解性L-AspL-Ala

L-Asp和L-Ala的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)133.1089.092.776.0酸性氨基酸中性氨基酸溶于水和鹽酸，不溶于乙醇和乙醚在水中有一定溶解性，不溶于丙酮及乙醚第31頁/共37頁+CO2天冬氨酸酶L-Asp脫羧酶酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝路線固定化L-Asp脫羧酶轉(zhuǎn)化液B延胡索酸+NH3固定化天冬氨酸酶轉(zhuǎn)化液AL-Asp粗品L-Asp精品L-Ala粗品L-Ala精品第32頁/共37頁以延胡索酸為原料