第十五章生物技术药物制剂（课件）- 《药剂学》同步教学（华中科大版）

生物技术药物制剂 1 章节目录 第一节 概述 第二节 蛋白多肽类药物制剂 第三节 寡核苷酸及基因类药物制剂 第四节 疫苗制剂 2 2.熟悉 蛋白多肽类药物不稳定性的表现 3.了解 蛋白多肽类药物的新型递送系统；寡核苷酸、基因类药物及疫苗的输送 生物技术药物的概念及特点；蛋白多肽类药物稳定性影响因素及其制剂稳定化方法 1.掌握 章节目标 生物技术药物（biotechnological drug）是指采用现代生物技术，借助某些微生物、植物或动物来制备的用于人类疾病预防、治疗和诊断的药物。包括活性蛋白质、多肽、酶、激素、疫苗、单克隆抗体、核酸及细胞因子类药物。同时与小分子化学药物相比，生物技术药物的分子量大，故而也被称为生物大分子药物。 （一）生物技术药物 第一节 概述 目前市场上的药物仍以小分子化学药物为主体，但是生物技术药物的数量及占比正不断地增加，而且预计这一趋势还将持续。如Humira（修美乐）从2012年荣登全球销售额排行榜榜首，至今已经连续7年蝉联销售冠军，截止2018年底累计销售额高达1328.78亿美元。 （二）生物技术药物现状 第一节 概述 2017年全球销售额居前20名的药物中有12个为生物技术药物，其中7个生物技术药物的销售额位列前10名； 2018年的全球药物销售额前10名的药物中有8个生物技术药物； 2019年的全球药物销售统计数据也显示了相似的情况。 （二）生物技术药物现状 第一节 概述 1）大部分生物技术药物都必须采用静脉注射方式给药； 2）大多数生物技术药物的物理性质和化学性质均不稳定； 3）与小分子化学药物制剂相比，生物技术药物制剂的研发过程中需要依靠多种不同的分析手段来表征生物技术药物的特征； 4）有些生物技术药物需要运用特殊的递送技术才能发挥药效。 （三）生物技术药物特点 第一节 概述 蛋白类药物通常是利用哺乳动物细胞、酵母细胞和细菌来进行制备； 制备过程中，在编码所需目标蛋白的基因被人工插入细胞后，将细胞置于大型发酵罐中培养，在特定时期将细胞酶解，采用离心、过滤及柱色谱的方法，将细胞中所含的目标蛋白多肽分离纯化； 制备完成后，还应当利用多种分析手段（如毛细管区带电泳等）对蛋白和多肽类药物进行表征，以确定其特性和纯度。 （一）蛋白质多肽类药物的生产 第二节 蛋白多肽类药物制剂 蛋白质和多肽具有相同的化学组成，均由常见的20种基本氨基酸通过肽键连接而成。通常将： 分子量<1 kD、由2～6个氨基酸组成的肽链称为寡肽或小肽； 分子量>1 kD且<5 kD、由7～50个氨基酸所组成的肽链称为多肽; 分子量>5 kD、具有三维结构的大分子称为蛋白质。 （二）蛋白质多肽类药物的结构与理化性质 第二节 蛋白多肽类药物制剂 溶解性：当溶液的pH远离蛋白多肽的等电点时，蛋白质多肽的溶解度增加；除pH之外，离子强度也是影响蛋白质水溶性的因素之一，其影响也被称为盐析作用。造成盐析作用的原因主要有两点：①盐类较蛋白质更易被水化；②盐类对于水表面张力的影响。 （二）蛋白质多肽类药物的结构与理化性质 第二节 蛋白多肽类药物制剂 （三）蛋白质多肽类药物的稳定性 第二节 蛋白多肽类药物制剂 蛋白质主要物理和化学降解途径示意图 脱酰胺反应过程：多肽、蛋白序列中谷氨酰胺或天冬酰胺侧链上的酰胺基被水解，形成游离羧酸根，攻击肽链，形成一个对称的丁二酰亚胺结构，丁二酰亚胺进一步水解为天冬氨酸或者异天冬氨酸。 许多蛋白质多肽结构发生改变都归因于脱酰胺反应。这一反应在天冬酰胺连接甘氨酸时尤易发生。天冬氨酸与甘氨酸直接相连时也会发生类似的反应，导致异天冬氨酸的部分结构变化。 化学不稳定性——脱酰氨反应 第二节 蛋白多肽类药物制剂 氧化反应的位点：蛋白质多肽氨基酸侧链中甲硫氨酸、半胱氨酸、组氨酸、色氨酸和酪氨酸的侧链都是可能发生氧化反应的位点，尤其是甲硫氨酸，可被空气氧化。 氧化反应的速率与溶液的pH有关，如甲硫氨酸的氧化反应发生在中性pH区间内。引发氧化反应的因素有很多，除了空气中的氧，还包括金属离子、自由基、光照等。 化学不稳定性——氧化反应 第二节 蛋白多肽类药物制剂 巯基、二硫键和它们之间的相互作用对大部分蛋白的性质具有重要影响，二硫键间的交换会引起蛋白质三维结构的变化，并导致其丧失活性。在常规中性pH溶液中二硫键是相对稳定的，但是在特定工艺以及贮存条件下，二硫键会发生断裂和重排组合。在碱性和酸性介质中，二硫键交换反应的机制是不同的。 化学不稳定性——二硫键断裂或交换 第二节 蛋白多肽类药物制剂 聚集是蛋白质物理不稳定性的主要表现之一。蛋白质发生聚集后可能会导致药物溶解度减小、活性丧失或降低、免疫原性改变。 蛋白质表面吸附的直接后果就是剂量损失，使实际到达患者体内的蛋白质药物量减少