多肽藥物的研究及應(yīng)用進展

多肽藥物的研究及應(yīng)用進展

氨基乙酸鈉具有活性高、療效穩(wěn)定、毒副作用小、劑量少等優(yōu)點。它對癌癥、自身免疫性疾病、記憶力障礙、精神障礙、高血壓、藥物和一些心血管和代謝疾病有顯著療效和廣泛的應(yīng)用前景。這引起了國內(nèi)外專家的注意。自1953年人工合成了第一個有生物活性的多肽催產(chǎn)素以后,50年代的研究主要集中在腦垂體所分泌的各種多肽激素并取得了很大的進展。到60年代,研究的重點轉(zhuǎn)移到一類典型的神經(jīng)細胞所分泌的活性肽(神經(jīng)肽),即由下丘腦所形成的激素釋放因子和釋放激素抑制因子。70年代,腦啡肽及腦中其他阿片樣肽的相繼發(fā)現(xiàn),使神經(jīng)肽的研究又進入了高潮,在研究腦活性肽(腦肽)的同時,胃腸激素的研究也十分活躍,成為發(fā)展較快的一個研究領(lǐng)域。近年來,隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展,利用生物技術(shù)合成并研究了多種多肽類藥物,已經(jīng)成為了藥物研究的熱點問題。隨著醫(yī)療科學(xué)的不斷發(fā)展,多肽類藥物已成為21世紀(jì)重要的診斷、監(jiān)測、預(yù)防和治療藥。因此,本文就近年來多肽藥物的研究及應(yīng)用進展進行綜述。1對蛋白質(zhì)和氨基酸的等溫吸收肽在生物體內(nèi)作為載體和運輸工具,將人們平常所食的營養(yǎng)物質(zhì)輸送到人體各個部位,充分發(fā)揮營養(yǎng)物質(zhì)功能。肽在生物體內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì),傳遞信息。肽具有極強的活性和多樣性,可全面調(diào)節(jié)人體生理功能,增強人體生理活性。肽不僅能提供人體生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì),而且具有特殊的生物學(xué)功能,可防治血栓、高血脂、高血壓,延緩衰老,抗疲勞,提高機體免疫力,促進人體對蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)和鈣、鐵、鋅、硒、鎂、銅等多種有益的微量元素的吸收。有些小肽還具有原食品蛋白質(zhì)或其組成氨基酸所沒有的重要的生理功能。實驗證明,許多多肽的滲透壓處于蛋白質(zhì)與同一組成氨基酸之間,多肽的分子量比蛋白質(zhì)小,又比氨基酸的大。蛋白質(zhì)分子量大結(jié)構(gòu)級次多而復(fù)雜,人體不易吸收和利用,減弱了其活性和生理功能,而氨基酸分子量太小,單個獨立,數(shù)量、功能有限。與之相比,多肽,特別是小肽、寡肽具有極強的活性和多樣性。用某些多肽取代氨基酸,可降低產(chǎn)品的滲透壓,減少氨基酸引發(fā)的腹脹、腹瀉、惡心和嘔吐等不適癥的可能性。比如有些多肽可阻止人體對膽固醇的吸收,而氨基酸產(chǎn)品因配方、排列、混合不同,不僅不能阻止而且還促進人體對膽固醇的吸收。有些氨基酸產(chǎn)品特別是口服品,不能像多肽那樣促進人體能量的代謝,燃燒脂肪,而且還將營養(yǎng)變?yōu)橹?儲存在體內(nèi),形成肥胖,引發(fā)高血脂、高血壓、動脈硬化和心臟病。2多肽類藥物的應(yīng)用多肽藥物給藥方式主要有注射給藥和非注射給藥兩種途徑。相對于一般的西藥來說,蛋白質(zhì)多肽類藥物穩(wěn)定性較差,其穩(wěn)定性易受溫度、pH值等的影響,在體內(nèi)易降解,半衰期短。有些多肽類藥物分子量較大,脂溶性較差,難以透過生物膜。這類藥物的主要臨床應(yīng)用劑型為注射劑,采用注射給藥方式。但是,對于那些需要頻繁給藥的病人來說,注射給藥極其不便,例如對于需頻繁給藥的藥物如胰島素等,不僅患者的依從性差,并且副作用也大,因此蛋白質(zhì)多肽的非注射給藥也是一個重要的途徑,包括多肽類藥物的口服、經(jīng)呼吸道以及經(jīng)皮膚或黏膜給藥制劑等方式,值得注意的是近年來也有不少的文章報道采用納米技術(shù)來改變給藥途徑。2.1確定復(fù)合吸收位點口服給藥面臨的2個最大障礙:(1)胃腸道對蛋白質(zhì)多肽類藥物的低吸收;(2)胃腸道的酶對藥物的降解。因此,尋找合適的吸收位點,避免胃腸道的酶降解作用以及肝臟的首過效應(yīng)是解決問題的關(guān)鍵。目前采用的方法包括對藥物的結(jié)構(gòu)進行化學(xué)修飾,加入吸收促進劑、酶抑制劑等,采用脂質(zhì)體、微囊、微球、納米粒、乳劑等微粒給藥系統(tǒng),有效地促進藥物經(jīng)胃腸道吸收入血液循環(huán),提高蛋白質(zhì)多肽類藥物口服的生物利用度。2.2種氨基酸肽酶的降解作用呼吸道給藥主要通過蛋白質(zhì)多肽類藥物鼻腔制劑實現(xiàn)。制備蛋白質(zhì)多肽類藥物鼻腔制劑的關(guān)鍵在于克服鼻腔纖毛的清除作用、鼻黏膜中3種氨肽酶(氨基肽酶N、氨基肽酶A、氨基肽酶B)對多肽類藥物的降解作用以及選擇劑型促使藥物在鼻腔內(nèi)合理的分布。除此以外,促進蛋白質(zhì)多肽類藥物鼻黏膜吸收的方法包括:應(yīng)用吸收促進劑、酶抑制劑、對肽類藥物進行化學(xué)修飾或制成前體藥物以及使用大分子載體促進藥物的吸收。2.3皮膚屏障的作用對于蛋白質(zhì)多肽類藥物經(jīng)皮給藥的途徑,必須克服皮膚角質(zhì)層牢固的屏障作用。對藥物成分進行處理、修飾或瞬間提高皮膚滲透性以及各種繞過或清除最外層皮膚的方法都可促進藥物進入皮膚。3多肽的用藥流程多肽藥物依據(jù)不同用途或靶向目標(biāo),可分為9大類,主要包括多肽疫苗、抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽導(dǎo)向藥物、細胞因子模擬肽、抗菌性活性肽、用于心血管疾病的多肽、其他藥用小肽、診斷用多肽等。3.1保護性新型疫苗和核酸疫苗一樣,多肽疫苗是目前疫苗研究領(lǐng)域內(nèi)備受關(guān)注的研究方向之一。這里主要介紹合成多肽疫苗、多抗原肽疫苗、脂肽疫苗。合成多肽疫苗(syntheticpeptidevaccine)就是用化學(xué)合成抗原表位氨基酸序列法制備而成的具有保護性作用的類似天然抗原決定簇的多肽疫苗。這種疫苗不含核酸,是最為理想的安全新型疫苗,也是目前研制預(yù)防和控制感染性疾病和惡性腫瘤的新型疫苗的主要方向之一。2009年Mirshahidi等報道了合成多肽疫苗TPD52能抑制癌細胞在小白鼠體內(nèi)的擴散。同年,Silva-Flannery等也發(fā)現(xiàn)一種能治療瘧疾的合成多肽,并在小范圍內(nèi)得到了一定的應(yīng)用。多抗原肽疫苗(multipleantigenpeptide,MAP)是將病原微生物蛋白表面的多種T細胞或B細胞表位的氨基酸連接于樹枝狀的多聚賴氨酸骨架上而形成的一種具有獨特三維空間結(jié)構(gòu)的大分子疫苗。近年來,科學(xué)家們開發(fā)了多種多抗原疫苗,主要具有抗HIV-1、V3、抗裂體吸蟲、脂多糖結(jié)合蛋白能模擬抗原位置等作用,在很大程度上促進了多抗原肽疫苗的發(fā)展。3.2小分子多肽的合成醫(yī)學(xué)上常用的化療手段對腫瘤患者往往產(chǎn)生嚴重的副作用,因此尋找高效、低毒的抗腫瘤藥物是目前藥物研究開發(fā)的熱點之一,而新型的多肽藥物恰恰具備了這些特點。腫瘤的發(fā)生是多種原因綜合作用的結(jié)果,但最終都要涉及到癌基因的表達調(diào)控。不同的腫瘤產(chǎn)生時所需要的酶等調(diào)控因子不同?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)很多腫瘤相關(guān)基因及腫瘤產(chǎn)生調(diào)控因子,篩選與這些靶點特異結(jié)合的多肽,已成為尋找抗癌藥物的新熱點。小分子多肽不僅廣泛存在于自然界,也可通過人工方法合成,在腫瘤的臨床治療上有重要的價值。2008年Xu等報道了合成了ES-2的多肽,研究表明ES-2對腫瘤細胞具有明顯抑制作用,同時也發(fā)現(xiàn)當(dāng)ES-2帶有RGD時才有較好的活性。美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種含6個氨基酸的小肽能在體內(nèi)顯著抑制包括肺、胃及在大腸腺癌等腺癌的生長,為治療這一死亡率很高的惡性腫瘤開辟了一條新的途徑。2010年Cui等首次報道了從新的東亞鉗蝎毒素來研究搞腫瘤鎮(zhèn)痛多肽的克隆,并分析DNA的結(jié)構(gòu)特點,為研究蝎毒素、基因表達和功能蛋白之間建立了理論基礎(chǔ)。瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)另外一種含8個氨基酸的小肽,能進入腫瘤細胞,激活抗癌基因P53,誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡。3.3抗體藥物的篩選病毒感染后一般要經(jīng)過吸附(宿主細胞)、穿入、脫殼、核酸復(fù)制、轉(zhuǎn)錄翻譯、包裝等多個階段。阻止以上任意過程的進行均可防止病毒復(fù)制,而最有效的抗病毒藥物是作用在病毒吸附及核酸復(fù)制2個階段,因此篩選抗病毒藥物主要考察藥物的抗病毒吸附和復(fù)制能力。病毒通過與宿主細胞上的特異受體結(jié)合吸附細胞,依賴其自身的特異蛋白酶進行蛋白加工及核酸復(fù)制。因此可從肽庫內(nèi)篩選與宿主細胞受體結(jié)合的多肽或能與病毒蛋白酶等活性位點結(jié)合的多肽,用于抗病毒的治療。3.4多肽導(dǎo)向核技術(shù)傳統(tǒng)的抗癌藥物在腫瘤治療過程中通過血液循環(huán),化學(xué)藥物在體內(nèi)擴散后分布于身體各個臟器,不僅作用于腫瘤,還作用于健康的組織和器官,因此需要很大的劑量才能達到預(yù)期的治療效果,并且藥物的選擇性差,在殺死病變細胞同時也攻擊正常細胞,產(chǎn)生很大的毒副作用,而且不能通過生物屏障,無法對特殊病灶部位進行有效治療。長期以來人們受困于藥物在體內(nèi)分布的特異性不夠以致增加藥物的用量,提高藥物的成本和引發(fā)副作用等問題。多肽導(dǎo)向核技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一藥物發(fā)展中的難題。利用這一方案可以提高原有藥物的療效,而且可以開發(fā)出新的藥物。針對上述缺點,科學(xué)家早在20世紀(jì)70年代就開展了靶向藥物的研究。很多毒素(如綠膿桿菌外毒素)、細胞因子(如白細胞介素系列)等均有較強的腫瘤細胞毒性,如果長期或大量使用時,它亦可以損傷正常細胞,給機體帶來了很大的副作用,影響對腫瘤的治療效果。利用特異性作用于腫瘤組織或器官的結(jié)合分子能解決這個問題,從而改善抗癌藥物的傳遞系統(tǒng),提高藥物導(dǎo)向的特異性,實現(xiàn)治療的針對性和安全性。3.5細胞因子的受體細胞因子是由免疫系統(tǒng)細胞以及其他類型細胞主動分泌的一類小分子量的可溶性蛋白質(zhì),包括淋巴因子、干擾素、白介素、腫瘤壞死因子、趨勢化因子和集落刺激因子等。它是免疫系統(tǒng)細胞間以及免疫系統(tǒng)細胞與其他類型細胞間聯(lián)絡(luò)的核心,能改變分泌細胞自身或其他細胞的行為或性質(zhì),通過與細胞特異的膜受體而起作用。為了維持機體的生理平衡,抵抗病原微生物的侵襲,防止腫瘤發(fā)生,機體的許多細胞,特別是免疫細胞合成和分泌多種微量的多肽類因子。它們在細胞之間傳遞信息,調(diào)節(jié)細胞的生理過程,提高機體的免疫力,在異常情況下也有可能引起發(fā)燒、炎癥、休克等病理過程。利用已知細胞因子的受體從肽庫內(nèi)篩選細胞因子模擬肽,成為近年來國內(nèi)外研究的熱點?，F(xiàn)已經(jīng)篩選出的肽類小分子模擬物主要包括競爭性結(jié)合受體和非競爭性結(jié)合受體2種類型的模擬肽。國外已篩選到人促紅細胞生成素、人促血小板生成素、人生長激素、人神經(jīng)生長因子及白細胞介素等多種生長因子的模擬肽,這些模擬肽的氨基酸序列與其相應(yīng)的細胞因子的氨基酸序列不同,但具有細胞因子的活性,并且具有分子量小的優(yōu)點。這些細胞因子模擬肽正處于臨床前或臨床研究階段。3.6活性肽的生物活性昆蟲在受到微生物或其他外源物質(zhì)的浸染時,血淋巴會產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的抗菌蛋白或抗菌肽,這些肽類物質(zhì)主要是由脂肪體合成后分泌到血淋巴中,是一種十分有效的防御機制,可用來迅速殺死或清除外源的微生物?；钚噪脑谌说纳L發(fā)育、新陳代謝、疾病以及衰老、死亡的過程中起著關(guān)鍵作用?；钚噪氖侨梭w中最重要的活性物質(zhì)。正是因為它在體內(nèi)分泌量的增多或減少,才使人類有了幼年、童年、成年、老年直到死亡的周期。而服用活性肽便打破了生命的這一周期,從而達到延長生命、有效減緩衰老的神奇效果。如apidaecin、beedefensin、hymenoptaecin、royalisin等都是從混合體內(nèi)得到的高活性肽,由于其獨特的生物活性已經(jīng)成為全世界研究的熱點。研究結(jié)果表明:生物活性肽是涉及生物體內(nèi)多種細胞功能的生物活性物質(zhì),在生物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)幾百種,不同的生物肽具有不同的結(jié)構(gòu)和生理功能,如抗病毒、抗癌、抗血栓、抗高血壓、免疫調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)、抑菌、降膽固醇等作用。3.7活性多肽的作用很多植物中藥有降血壓、降血脂、溶血栓等作用,不僅可用作藥物,亦可用作保健食品。但由于其作用成分不能確定,其應(yīng)用受到很大限制。據(jù)文獻報道多肽在心血管生理和病理活動的調(diào)節(jié)和信號傳導(dǎo)中發(fā)揮著不可替代的作用,是一種診斷、預(yù)后和治療心血管疾病的有效方法。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)很多有效成分是小分子多肽,比如我國科學(xué)家從大豆內(nèi)加工分離出的活性多肽,可通過小腸直接吸收,能防治血栓、高血壓和高血脂,還能延緩變老,提高肌體免疫力。從人參、茶葉、銀杏葉等植物內(nèi)也分離出很多用于心血管疾病的小肽。3.8其他方面的進展許多生理必需的調(diào)節(jié)因子都是很小的肽類,生物技術(shù)的發(fā)展也促進了大量小分子肽藥物的出現(xiàn),使得小分子肽藥物變得越來越重要。除上述幾大方面已取得較大進展外,在其他很多領(lǐng)域也取得一些進展。比如Stiernberg等發(fā)現(xiàn)一種編號為TP508的合成肽能促進傷口血管的再生,加速皮膚深度傷口的愈合。Carron等證實其篩選的2個合成肽能抑制破骨細胞對骨質(zhì)的重吸收。3.9多肽抗原檢測多肽最主要的用途是用作抗原檢測病毒、細胞、支原體、螺旋體等微生物和囊蟲、錐蟲等寄生蟲的抗體,多肽抗原比天然微生物或寄生蟲蛋白抗原的特異性強,且易于制備,因此裝配的檢測試劑,其檢測抗體的假陰性率和本底反應(yīng)都很低,易于臨床應(yīng)用?，F(xiàn)在用多肽抗原裝配的抗體檢測包括:甲、乙、丙、庚肝病毒、艾滋病病毒、人巨細胞病毒、單純皰疹病毒、風(fēng)疹病毒、梅毒螺旋體、囊蟲、錐蟲、萊姆病及類風(fēng)濕等。使用的多肽抗原大部分是從相應(yīng)致病體的天然蛋白內(nèi)分析篩選獲得,有些是從肽庫內(nèi)篩選的全新小肽。4生物活性肽的應(yīng)用前景隨著一些高科技手段在多肽藥物中的應(yīng)用,作為基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì),多肽比氨基酸更易吸收,生物利用度高。蛋白質(zhì)的酶解產(chǎn)物除了作為營養(yǎng)品滿足人體生長發(fā)育的需要外,還具備特殊的生理調(diào)節(jié)功能,這些功能往往不能用原食品的氨基酸組成來解釋。功能性多肽是將大分子蛋白質(zhì)應(yīng)用生物技術(shù)切割而成,切割以后的小分子蛋白質(zhì)片段,可以產(chǎn)生原蛋白質(zhì)所沒有生理調(diào)節(jié)功能。由于多肽本身是小分子物質(zhì),多肽的免消化、直接吸收的營養(yǎng)特性,可以提高功效和減輕胃腸道的消化負擔(dān),對于消化功能不好的人群具有極其明顯的優(yōu)點。實驗證實:功能肽不僅能提供人體生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì),而且具有特殊的生理學(xué)功能;可以降低血脂、延緩衰老、美體養(yǎng)顏、抗氧化、抗憂郁、抗疲勞、改善睡眠、增強記憶、抑制腫瘤等;能促進人體對蛋白質(zhì),維生素及各種有益微量元素的吸收