蛋白质类药物分析

1 氨基酸、多肽及蛋白质类药物

山东药品食品职业学院 张慧婧

第一部分 氨基酸、多肽及蛋白质基本知识

一、蛋白质基本知识

蛋白质是一切生命的物质基础，是生物体的重要组成成分之一。无论是病毒、细菌、寄生虫等简单的低等生物，还是植物、动物等复杂的高等生物，均含有蛋白质。蛋白质占人体重量的16%～20%，约达人体固体总量的45%，肌肉、血液、毛发、韧带和内脏等都以蛋白质为主要成分的形式存在；植物体内蛋白质含量较动物偏低，但在植物细胞的原生质和种子中蛋白质含量较高，如大豆中蛋白含量约为38%，而黄豆中高达40%；微生物中蛋白质含量也很高，细菌中的蛋白质含量一般为50%～80%，干酵母中蛋白质含量也高达46．6%，病毒除少量核酸外几乎都由蛋白质组成，疯牛病的病原体——朊病毒仅由蛋白质组成。

这些不同种类的蛋白质，具有独特的生物学功能，几乎参与了所有的生命现象和生理过程，可以说一切生命现象都是蛋白质功能的体现。

1．生物催化作用

作为生命体新陈代谢的催化剂——酶，是被认识最早和研究最多的一大类蛋白质，它的特点是催化生物体内的几乎所有的化学反应。生物催化作用是蛋白质最重要的生物功能之一。正是这些酶类决定了生物的代谢类型，从而才有可能表现出不同的各种生命现象。

2．结构功能

第二大类蛋白质是结构蛋白，它们构成动、植物机体的组织和细胞。在高等动物中，纤维状胶原蛋白是结缔组织及骨骼的结构蛋白，α-角蛋白是组成毛发、羽毛、角质、皮肤的结构蛋白。丝心蛋白是蚕丝纤维和蜘蛛网的主要组成成分。膜蛋白是细胞各种生物膜的重要成分，它与带极性的脂类组成膜结构。

3.运动收缩功能

另一类蛋白质在生物的运动和收缩系统中执行重要功能。肌动蛋白和肌球蛋白是肌肉收缩系统的两种主要成分。细菌的鞭毛或纤毛蛋白同样可以驱动细胞作相应的运动。

4.运输功能

有些蛋白质具有运输功能，属于运载蛋白，它们能够结合并且运输特殊的分子。如脊椎动物红细胞中的血红蛋白和无脊椎动物的血蓝蛋白起运输氧的功能，血液中的血清蛋白运输脂肪酸，β-脂蛋白运输脂类。许多营养物质（如葡萄糖、氨基酸等）的跨膜输送需要载体蛋白的协助，细胞色素类蛋白在线粒体和叶绿体中担负传递电子的功能。

第33卷 第4期 2010年8月 - 249 -

•专 论•

PEG-蛋白质类药物的体内代谢与安全性评价

张 旋1，刘昌孝2 * 1 天津派格生物技术有限公司，天津 300457； 2 天津药物研究院 释药技术与药代动力学国家重点实验室，天津 300193

摘 要 聚乙二醇化蛋白质（pegylated protein，PEG-蛋白质）是延长蛋白质类药物半衰期的最有效的途径之一，通过延缓蛋白的排泄，提高其抗酶解的能力，增加其溶解性与稳定性，以及降低其免疫原性，可显著延长蛋白质类药物体内的生物活性，从而改善蛋白质类药物的药代动力学和药效学性质。由于方法学上的限制，PEG-蛋白质类药物的代谢、组织分布和排泄研究极具挑战，但众多的文献资料表明，聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）分子的体内代谢与安全性已经确立，无需过度担心PEG-蛋白质类药物的安全性。将从PEG-蛋白质体内组织分布与排泄研究方法、PEG的代谢与安全性和PEG-蛋白质类药物动物和临床应用的安全性3方面介绍和评述PEG-蛋白药物的体内代谢与安全性评价问题。 关键词 评价研究；代谢；聚乙二醇化；蛋白质类药物；安全性

中图分类号：R969.1 文献标志码：A 文章编号：1674–6376（2010）04–0249–05

In vivo metabolism and safety evaluation of PEGylated proteins drugs

ZHANG Xuan1, LIU Changxiao2 1 Tianjin Pegylatt Biotechnology Co. Ltd., Tianjin 300457, China 2 State Key Laboratory of Drug Delivery Technology and Pharmacokinetics, Tianjin Institute of Pharmaceutical Research, Tianjin 300193, China

聚乙二醇化蛋白质类药物的结构分析方法

摘要 近年来,聚乙二醇修饰技术已经成为改良蛋白药物最有效的技术之一,得到越来越广泛的应用。鉴于聚乙二醇本身的特性与蛋白质结构的复杂性，如何使它更好的修饰蛋白并对修饰后产物进行分析鉴定是研究的重点与难点。本文主要就PEG定点修饰的技术和PEG化蛋白的成分、结构分析方法及各种方法的优缺点作一介绍，并展望了未来的发展趋势。

Abstract Polyethylene Glycol(PEG) modification technology has become

one of the most effective technologies in protein drugs ,getting more and

more widely used in recent years. In view of the characteristics of

polyethylene glycol itself and the multiple structure of proteins,it’s

necessary and difficult to achieve better modification and analyse the

Modified products. In this paper,we fixed on the PEG-modified-protein

technology and components, structural analysis methods and the advantages

and disadvantages of various methods to make a presentation and prospect

the future trend of development.

关键词：蛋白类药物，聚乙二醇化，修饰位点，结构分析方法

蛋白质与多肽类药物探讨

摘要：在蛋白质、多肽类的制药和应用中，如何提高其稳定性和吸收率是一个重要的问题。本文通过蛋白质、多肽类药物的稳定性、给药方式进行分析，对如何提高该类药物的稳定性，促进药物吸收进行了研究。

关键词：药物；制药；蛋白质；多肽

引言

当前蛋白质、多肽类药物在临床上被广泛的应用，蛋白质类药物如胰岛素、干扰素等，多肽类药物有多肽疫苗、抗菌肽等。该类药物具有效果显著、副作用低的特点。但由于该类药物多为大分子物质，因此在保持稳定性和吸收上存在着一定的困难，导致药效难以达到理想的水平。本文从蛋白质、多肽类药物的稳定性、给药方式进行研究，对如何提高该类药物的稳定性，促进药物吸收进行了研究。

1.蛋白、多肽类的稳定性

对于蛋白质、多肽类药物来说，其在稳定性上与其他小分子药物存在着一定的差异。蛋白、多肽类药物的稳定性不仅取决于一级结构，还受到其空间构型和构象，即高级结构的影响。该类药物一级结构的稳定性决定了其化学稳定性，主要体现在天然蛋白质、多肽类药物的氨基酸残基容易发生各种反应而被修饰变化；高级结构则决定了其物理稳定性，主要体现在当蛋白质、多肽二级结构的氢键以及三、四级结构的次级键发生变化而导致其三维构象发生改变，进而导致药物变性，使其药物效果发生改变。

通常情况下，蛋白质、多肽类药物具有一定的抵抗外界因素导致其展开变性的能力，即热力学稳定性，一般使用其展开变性后与天然结构下的吉布斯能差进行表示，能差越高表示其越稳定。蛋白质、多肽类药物抵抗非自然条件导致的不可逆结构变化的能力则被称为动力学稳定性或长期稳定性，其主要是指蛋白质展开速度，一般以半衰期来表示，半衰期越长则表示其越稳定。

2.蛋白、多肽类药物给药系统及障碍

在蛋白质、多肽类药物的使用上，给药途径的选择对于药物的吸收情况有着非常大的影响。（1）蛋白质类药物如果口服给药则会被胃酸或其他消化酶破坏，导致其失去活性，因此口服给药通常仅适用于缤纷多肽类药物。（2）黏膜给药通常会选择人体的鼻腔黏膜或者口腔黏膜，这些部位的血管分布较多，黏膜通透性较好，且很少受到消化液、消化酶的影响，因此药物吸收率较高，其中鼻腔黏膜是最好的黏膜给药途径。（3）皮下注射或透皮吸收的给药方式能够有效的规避干燥、肠道对于药物的首关消除作用，同时也能够防止药物受到消化液、消化酶的破坏。但在实际的应用中，皮下蛋白酶会对药物活性造成一定的影响，导致药物吸收率不高。（4）静脉注射是通过使药物直接进入人体的循环系统，能够有效的防止上述问题的出现。但由于人体中蛋白水解酶的发布较广，药物仍然存在着被破坏的风险，再加上血液中其他蛋白可能会与药物结合导致其失活，或者巨噬细胞将药物识别为入侵物质进行清除，都会导致该类药物在血液中的半衰期、浓度减少。