DNA重组技术在多肽药物研究中的应用课件.ppt
DNA重组技术在多肽药物研究中的应用,郑香、陈婷、彭雪润、徐嘉屿,多肽药物,定义：多肽类药物习惯上常指多肽类激素，指通过化学合成、基因重组或动植物中提取的具有特定治疗作用的多肽。不同种类的多肽药物可广泛作用于内分泌系统、免疫系统、消化系统、心血管系统、血液系统、肌肉骨骼系统等。特点：副作用小、疗效好、消耗 低、产出高，发展十分迅速。,多肽药物主要来源,多肽药物主要来源于内源性多肽或其他天然多肽，其结构清楚、作用机制明确，质量控制水平接近于传统的小分子化学药物，而活性上接近于蛋白质药物，集合了传统化学药物和蛋白质药物的优点。适用于治疗传统化学药物难治的某些复杂疾病，包括代谢性疾病、肿瘤、感染等，多肽药物分子结构小、易改造、易合成，其生产无需大流程装置，普通大型实验室即可达到生产条件，且生产过程中排放的废物少，属于绿色制药，因此多肽药物是21世纪最有发展前途的药物之一。,面临问题与优点,多肽药物研究面临的问题 多肽类药物制剂研究面临的主要问题是多肽的稳定性不好，通过基因工程通过基因工程手段替换引起多肽不稳定的残基或引入能增加多肽稳定性的残基，可以提高多肽稳定性。利用基因重组技术生产多肽药物的优点在于：1、大量生产过去难以获得的生理活性物质和多肽；2、挖掘更多的生理活性物质和多肽；3、改造内源生理活性物质；4、可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。,DNA重组技术与多肽药物,DNA重组技术在多肽药物的应用利用转基因动，植物生产多肽类药物利用微生物生产多肽类药物噬菌体展示技术,1、利用转基因动、植物生产多肽类药物,现代重组DNA技术特别是基因显微注射技术的发展,奠定了转基因动、植物发展的基础。近年不少研究者从事转基因动物乳腺生物反应器生产基因工程药物的研究。基本原理 应用重组DNA 技术和转基因技术,将目的基因转移到尚处于原核阶段(或12 细胞的受精卵)的动物胚胎中,经胚胎移植,得到转基因乳腺表达的个体,在泌乳期药用蛋白质基因表达,从动物乳汁可获得基因工程药物。利用转基因动物乳腺作为生物反应器,生产基因工程人类蛋白质药物,其成本较微生物发酵、动物细胞培养生产基因工程药物大大降低,故动物乳腺生物反应器(Mammary gland bioreactor)是利用转基因动物的乳腺组织生产基因工程人类药用蛋白。,植物类1、美国的科学家用重组DNA烟草成功地生产出单克隆抗体,每亩烟草可表达45 g单抗。2、ZMapp是利用烟草细胞生产的三种鼠源单克隆抗体的混合药物，对埃博拉病毒外糖标记的蛋白提供人工免疫应答。ZMapp采用烟草作为生物反应器，通过瞬时表达方式在烟草叶片生产单克隆抗体蛋白，经感染后大约一周，收获叶片来生产治疗埃博拉病毒的药物。3、在中国，利用水稻胚乳细胞作为植物生物反应器表达的植物源重组人血清白蛋白OsrHSA已通过临床前试验。结果表明与市售制剂对照品血浆来源的人血清白蛋白相比，植物源重组人血清白蛋白对大鼠和灵长目食蟹猴的毒理学反应与药物代谢动力学均无显著差别，部分指标甚至优于血浆来源的人血清白蛋白。制造商武汉禾元生物科技有限公司利用水稻表达各种重组医药用蛋白质和小分子多肽，并已成功实现了规模化和产业化。,2、利用微生物生产多肽药物,利用微生物发酵、动物细胞培养是目前工业化生产基因工程药物的最主要方法。许多活性多肽和蛋白质具有治疗和预防疾病的作用,但在组织细胞内产量极微,采用常规方法很难获得足够量以供临床应用。基因工程则突破了这一局限性,可大量生产这类多肽和蛋白质,迄今已成功地生产出胰岛素、干扰素、生长激素、生长激素释放抑制因子等百余种产品,其中许多已成为临床治疗的有力武器,并创造了显著的经济效益。,2、利用微生物生产多肽药物,1.1 生长激素 人生长激素可用于治疗侏儒症和促进伤口愈合,动物生长激素能够加速家禽生长,增加奶的产量.目前,人和动物的生长激素基因都已经在大肠杆菌中得到成功表达,并已有产品投放市场,年产值达到6.25亿美元,并在医学和畜牧业领域取得了很好的应用效果.1.2 干扰素 干扰素是哺乳动物细胞在诱导下产生的一种淋巴因子,其相对分子质量为2.0104.它能够抑制病毒在细胞内的增殖,加强巨噬细胞的吞噬作用和对癌细胞的杀伤作用,因此干扰素可用于肿瘤和其他病毒病的治疗.目前,人们已经利用大肠杆菌系统和酵母系统成功地高效表达了干扰素.产品已经投放市场,产值高达每年6.05亿美元.,3、噬菌体展示技术,80年代中期，Smith G第一次描述了在丝状噬菌体表面展示外源多肽片段的原理。噬菌体展示技术（Phage Display Technology）由此产生。它主要是用DNA重组技术将大量的多肽编码顺序导人噬菌体的衣壳蛋白基因中，从而使表达出的各种以与PIII或PVIII蛋白融合的形式出现在噬菌体的表面，即首先构建噬菌体多肽展示文库。,多肽药物的发展前景,多肽类药物的发展正越来越引起医药界的关注。2010年，多肽类药物的全球市场规模约为130亿美元，年复合增长率超越了全球医药市场的平均增长速度。技术进步催化多肽类药物发展。在过去的15年里，由于原料成本下降，规模效益和分离技术的进步，化学多肽合成，特别是固相多肽合成成本取得了显著的下降。目前市场上的多肽类药物主要来源于动物组织提取，化学合成和基因重组表达三种生产方式。来自动物组织提取的多肽药物将逐步被淘汰，基因技术突破催化了多肽类药物的发展，化学合成和基因重组表达将在很长一段时间内成为互为补充的多肽药物生产方式。未来进入临床研究的多肽药物数量将继续增加，一些目前尚无有效治疗方案的疾病有可能在多肽药物中找到可行的解决方案。,
