多肽类药物（一文初识“多肽”药物及其开发）

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多肽类药物（一文初识“多肽”药物及其开发）

小分子越来越难做，大分子发展很强势，似乎成为了近年来药物研发-市场的主要表示之一，许多公司Boss、科研人员也因此而开端将研发方向对准大分子生物药。但客观上，小分子化学药物的开发方法在诸多方面都与生物大分子药物存在技巧上的显著不同，迅速的“跨界”，对于研发人员来说，真的很难做到。故而，介于小分子与大分子之间的“多肽”类药物，可以说是很好的过渡百思特网转折点。当然，多肽类药物绝非鸡肋，从发明到今天，一直都是性命科学家、化学家、药物学家关注的热门，目前已有80多个药物上市，且一些品种也发展成了年出售额数十亿美元的重磅炸弹，所以，无论是研发方向上的转型，还是技巧上的过渡，对于多肽类药物的懂得、深挖，都是药物研发人员必做的功课之一！

多肽药物的性能及特色

多肽，可以说普遍存在于生物体系中，是信号分子、传输分子，也是消化分子。作为信号分子，多肽掌握生物体的生物功效，如细胞决裂、交配、趋化性、痛觉、生长和免疫力，多肽合成已经成为生物化学、药理学、免疫学和生物物理研讨最有力的工具之一；作为传输分子，多肽能增进离子穿细致胞膜通道；作为消化分子，多肽在细胞和完全有机体的养分接收中施展主要作用。除此之外，多肽也可以作为掩护剂，如具有优秀抗菌和抗病毒性能的抗生素。而现在，多肽是主要的商业实体，己经被用在不同的治疗范畴，如糖尿病、过敏、抗沾染、肥胖症、诊断、肿瘤、关节炎和血汗管疾病等。

由于多肽药物重要起源于内源性多肽或其他天然多肽，通常情形下，其构造清晰、作用机制明白，许多性质往往介于小分子化学药物与大分子蛋白/抗体类药物之间，如与小分子化学药物相比，半衰期一般很短、不稳固、体内易被迅速降解、制剂不稳固须低温保留、成本较小分子化药高(尤其是长链多肽)，等等；与大分子蛋白相比，稳固性更好一些、用量更少、单位活性更高、成本更低，且多肽的化学合成技巧成熟、容易与杂质或副产物分别、纯度高。

上述存在的缺陷，如稳固性问题，有些多肽可通过改革润饰或者与其他材质组成稳固的复合物；成本问题，随着科技提高，装备更新和工艺改良，成本已可更好掌握。多肽类药物最大的问题，其实是不能口服，重要是因为易被降解和难穿越肠黏膜，但目前也有各种可替代的其他给药途经如皮下注射、鼻腔喷射等。

表1：多肽、传统化药、蛋白药物简略比较

多肽的分类

按起源分类，多肽可分为生物活性多肽和人工合成多肽；按大小分类，可分为小肽、中等肽和大肽，小肽指含氨基酸残基数量小于15的多肽，中等肽指含氨基酸残基数量在15到50之间的多肽，含氨基酸残基数量大于50的多肽称为大肽；按构造分类，可以将多肽分为同聚肽和杂聚肽两种，同聚肽包括直链肽和环状肽，杂聚肽包括色素肽、糖肽、脂肽和缩脂肽；按功效分类，可将多肽划分为活动蛋白、激素蛋白、毒蛋白、多肽激素、酶蛋白、多肽抗菌素和毒肽等。

多肽研发~代表性事件

多肽药物研发情形

目前全球同意上市的多肽药物已超过80余种，药物数目重要散布于肿瘤、糖尿病、沾染、免疫、血汗管、泌尿等等。最初，20世纪70年代以前，每年平均不到1个多肽药物进入临床实验；70年代，每年平均大约只有1个进入临床实验；而在80年代百思特网和90年代，每年平均进入临床实验的大约分离为5个和10个；21世纪前10年，进入临床实验的多肽药物数目攀升，每年平均大约有17个。

多肽类药物市场

据Transparency Market Research市场报告，2015年全球多肽药物市场范围近200亿美元，2020年将到达237亿美元，2014~2020年复合增加率约为2.8%。多肽药物重要用于治疗癌症、代谢杂乱相干的重大疾病，这些疾病相干的药物拥有全球非常主要的市场。目前，总的来说，全球药物市场上有超过80种多肽药物，有200~300种多肽药物在临床实验中，有500~600种正在临床前实验中，更多的多肽药物在试验室研讨阶段。可以预感，未来会有越来越多的多肽药物获FDA同意进入药物市场。一些现有的多肽药物已经拥有可观的花费市场。药物品种方面，2016年居多肽类药物出售之首的仍为醋酸格拉替雷，持续多年的出售额超过40亿美元，紧随其后的为利拉鲁肽和生长激素，全球出售额均超过了20亿美元，在之后分离为奥曲肽、亮丙瑞林、特立帕肽、艾塞那肽、戈舍瑞林等等。

多肽药物的获得办法(以下重要是技巧方面)

重要有3种起源，天然提取、生物、化学。

1.从天然产物中提取活性组分

一些天然产物中存在活性组分，可通过溶剂萃取法从简略的混杂物中提取出有效成分，若天然产物成分庞杂、活性组分含量非常少，则须要应用酶解或微波帮助消解法，使蛋白质前体降解，通过检测装备对活性片断进行分别和检测，迅速有效地从混杂物中发明具有活性的小肽。

2.生物合成(基因重组技巧)

基因重组技巧是通过将多肽的基因序列构建到载体上，形成重组DNA表达载体，并在原核或真核细胞中进行多肽分子表达、提取、纯化。此办法合适制备大于50个氨基酸组成的目标多肽，且较易获得。随着基因工程生产多肽的技巧趋于完美，加快了基因工程类多肽药物的研制及临床运用的步伐。

3.化学合成(包含液相和固相两种办法)

液相法是最先发展的多肽合成办法：其进程是将所需的氨基酸或者短肽配制成溶液，其中，一个氨基酸的氨基端和另外的氨基酸或短肽的羧基端以及不参与反响的侧链基团均被化学基团掩护，而加入反响的氨基酸或短肽的羧基则需进行活化，然后在溶液中产生偶联。反响完成后，再用各种办法将没有加入反响的原料、活化剂等分别除去而得到纯化多肽产物。多肽液相分段合成重要分为天然化学衔接和施陶丁格衔接。天然化学衔接是多肽分段合成的基本办法，局限在于所合成的多肽必需含半光氨酸(Cys)残基，因而限定了天然化学衔接办法的运用规模，天然化学衔接办法的延长包含化学区域选择衔接、可除去帮助基衔接、光敏感帮助基衔接；施陶丁格衔接办法是另一种基本的片断衔接办法，其为多肽片断衔接门路开辟了更辽阔的思路，正交化学衔接办法是施陶丁格衔接办法的延长，通过简化膦硫酯帮助基来进步片断间的缩合率。

固相多肽合成法(SPPS，very important！)，是目前广泛采取的多肽合成办法：原理是将多肽序列C端的第一个氨基酸的羧基通过酯化反响固定在不溶性的载体(树脂+衔接分子)上，然后以此氨基酸作为氨基组分，经脱除氨基掩护基团并同过量的活化后的羧基组分反响形成肽键，之后反复脱掩护、缩合、洗涤操作作进程以延伸肽链长度，从而获得所需长度的肽链。最后，通过酸(如三氟乙酸)将肽链从树百思特网脂上切割下来，并同时脱除所有掩护基团，经高效液相纯化处置后，即可得到所需的多肽。经过多年的研讨与发展，既战胜了液相合成的费时和烦琐，又下降了由操作带来的丧失，最大的长处是合成中所有的纯化步骤均以简略的冲刷和过滤完成，大大减轻提纯的难度，具有便利快捷、操作简略和产率高的优势，其优胜性还表示为便于实现主动化，使其成为多肽化学合成的首选办法。

图1：多肽合成原理示意

图2：固相合成示意图

图3：固相合成技巧细节

多肽合成仪

世界上第一台真正意义上的多肽合成仪涌现在1960年代末至1970年代初期，它是应用氮气鼓泡来对反响物进行搅拌，用盘算机程序掌握来实现有限度的主动合成，代表产品Beckman公司推出的Beckman 990 Peptide Synthesizer和Vega’s Biotechnologies公司推出的Vega’s 296 Peptide Synthesizer；第二代多肽合成仪出生在上世纪八十年代，代表产品Protein Technologies公司推出的PS3 Peptide Synthesizer以及Advanced ChemTech公司推出的ACT peptide synthesizer Model 90；第3代多肽合成仪出生在上世纪九十年代，代表产品是美国Applied Biosystems公司的ABI433 peptide synthesizer与CS Bio公司的CS336无逝世角多肽合成仪。

图4：3代多肽合成仪代表产品

多肽类药物的质量掌握

多肽类药物的质量掌握来自于合成的多肽类药物，质量研讨可以参照一般的化学药物的研讨思路。质量掌握重要包含性状、辨别、检讨，包含一般杂质、有关物资、残留溶剂、晶型、粒度、溶液的澄清度与色彩、干燥失重和水分、异构体，另外还有针对多肽药物的特别检讨项目如氨基酸比值、生物活性检讨、相干肽、反离子含量、肽图剖析、聚合物、降压物资检讨等项目，含量及效价测定。对于合成的多肽，其理化性质除一般的惯例项目外，还须要关注等电点、比旋度、缓冲液溶解性等。

多肽类药物因其易被酶解、半衰期短、脂溶性差而多选择注射门路给药，重要剂型为冻干粉针和注射液。对于一般的注射液和注射用冻干粉针，由于多肽类物资不稳固易被降解的特色，质量掌握的项目重点关注为有关物资检讨项。合成多肽的有关物资可以分为4类，重要为：

1)合成进程中带入的工艺杂质~缺失肽，断裂肽，插入肽，未脱掩护肽等肽类相干物资；

2)降解杂质~多肽脱酰胺，氧化，还原，水解，二硫键错配，-清除等不稳固因素而发生的降解产物；

3)聚合物~二聚体及多聚体；

4)光学杂质~消旋化，非对映异构体杂质。

多肽类药物制剂重要是注射液和注射用粉针，在生产和储存进程中更易产生降解变更，发生降解杂质。而多肽药物的检测办法也重要有：反相高效液相色谱法、毛细管电泳、高效液相色谱质谱联用、高效分子排阻色谱法。