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1、生物大分子药物分析选论生物大分子药物分析选论1教学目的：教学目的：了解国际生物大分子药物发展的方向。了解国际生物大分子药物发展的方向。了解生物分析技术在药物质量控制及药了解生物分析技术在药物质量控制及药物相关基础研究中的应用。物相关基础研究中的应用。教学模式：教学模式：相互学习，发挥双方的主观能动性。相互学习，发挥双方的主观能动性。1：3规律规律 2l课程主要内容及学时分配课程主要内容及学时分配一、生物大分子药物分析概述一、生物大分子药物分析概述二、酶法分析二、酶法分析三、免疫分析三、免疫分析四、生物质谱四、生物质谱五、色谱分析五、色谱分析六、多肽药物分析六、多肽药物分析七、糖类药物分析七、糖

2、类药物分析八、重组蛋白及其修饰物分析八、重组蛋白及其修饰物分析九、生物大分子研究前沿文献阅读与交流九、生物大分子研究前沿文献阅读与交流总学时：总学时：34，每周，每周2个学时，个学时，18周结束。周结束。3一、生物大分子药物简介一、生物大分子药物简介1.1 生物大分子生物大分子(biomacromolecule)生物大分子是由低相对分子量的有机化合物经过聚合而成生物大分子是由低相对分子量的有机化合物经过聚合而成的的多分子体系多分子体系。生物大分子大多数是由简单的组成单位聚合而成。生物大分子大多数是由简单的组成单位聚合而成的，如蛋白质的组成单位是的，如蛋白质的组成单位是氨基酸氨基酸，核酸的组成单

3、位是，核酸的组成单位是核苷酸核苷酸,多糖的组成单位是单糖。多糖的组成单位是单糖。在生物大分子中除主要的蛋白质与核酸外，另外还有糖、在生物大分子中除主要的蛋白质与核酸外，另外还有糖、脂类和它们相互结合的产物。如脂类和它们相互结合的产物。如糖蛋白糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。、脂蛋白、核蛋白等。其其分子量分子量较大较大,结构也比较复杂。蛋白质的分子量在一万至结构也比较复杂。蛋白质的分子量在一万至数万左右，核酸的分子量有的竟达上百万数万左右，核酸的分子量有的竟达上百万,多糖的分子量从几万多糖的分子量从几万到上百万。且具有多级结构到上百万。且具有多级结构(一一,二二,三三,四四)。他们是有生命的分子。他们

4、是有生命的分子,一旦高级结构变化一旦高级结构变化,生命也将结束生命也将结束.4生物大分子是构成生命的基础物质。它们在体内的运动和变化生物大分子是构成生命的基础物质。它们在体内的运动和变化体现着重要的生理功能。如进行新陈代谢供给维持生命需要的体现着重要的生理功能。如进行新陈代谢供给维持生命需要的能量与物质、传递遗传信息、控制能量与物质、传递遗传信息、控制胚胎胚胎分化、促进生长发育、分化、促进生长发育、产生免疫功能等等。产生免疫功能等等。1.2生物大分子药物生物大分子药物 用来治疗预防或诊断疾病的用来治疗预防或诊断疾病的生物体内大分子物质或人工设计生物体内大分子物质或人工设计并制备的大分子物质。并

5、制备的大分子物质。5 二、生物大分子药物的特点二、生物大分子药物的特点干扰素-分子量=19,625道尔顿 165个氨基酸抗体（IgG）分子量=150,000道尔顿 1,300个氨基酸阿司匹林分子量=180道尔顿0个氨基酸62.1 2.1 结构复杂结构复杂7基因治疗药物腺病毒(adenovirus,Adv)载体：hIL2Adv/hIL2（80 nm）2.2 制备工艺复杂 92.3生物活性强生物活性强 剂量小，多为微克级。剂量小，多为微克级。2.4其它其它:剂型单调，给药途径以注射为主。剂型单调，给药途径以注射为主。低温储存低温储存.10三、生物大分子药物分析方法三、生物大分子药物分析方法化学药的

6、分析：化学药的分析：物理的，化学的及物理化学方法结合部分生物学方法。物理的，化学的及物理化学方法结合部分生物学方法。化学反应，色谱，光谱。化学反应，色谱，光谱。生物大分子药物生物大分子药物生物学方法比重较大，结合物理的，化学的及物理化生物学方法比重较大，结合物理的，化学的及物理化学方法学方法酶分析法酶分析法免疫分析法免疫分析法 生物鉴定等生物鉴定等11121314151617药物分类：中药，化学药，生物制品药物分类：中药，化学药，生物制品 治疗用生物制品治疗用生物制品1.未在国内外上市销售的生物制品。未在国内外上市销售的生物制品。2.单克隆抗体。单克隆抗体。3.基因治疗、体细胞治疗及其制品。基

7、因治疗、体细胞治疗及其制品。4.变态反应原制品。变态反应原制品。5.由人的、动物的组织或者体液提取的，或者通过发酵制备的由人的、动物的组织或者体液提取的，或者通过发酵制备的具有生物活性的多组份制品。具有生物活性的多组份制品。6.由已上市销售生物制品组成新的复方制品。由已上市销售生物制品组成新的复方制品。7.已在国外上市销售但尚未在国内上市销售的生物制品。已在国外上市销售但尚未在国内上市销售的生物制品。8.含未经批准菌种制备的微生态制品。含未经批准菌种制备的微生态制品。189.与已上市销售制品结构不完全相同且国内外均未上市销售的制品（包与已上市销售制品结构不完全相同且国内外均未上市销售的制品（包

8、括氨基酸位点突变、缺失，因表达系统不同而产生、消除或者改变翻括氨基酸位点突变、缺失，因表达系统不同而产生、消除或者改变翻译后修饰，对产物进行化学修饰等）。译后修饰，对产物进行化学修饰等）。10.与已上市销售制品制备方法不同的制品（例如采用不同表达体系、宿与已上市销售制品制备方法不同的制品（例如采用不同表达体系、宿主细胞等）。主细胞等）。11.首次采用首次采用DNA重组技术制备的制品（例如以重组技术替代合成技术、重组技术制备的制品（例如以重组技术替代合成技术、生物组织提取或者发酵技术等）。生物组织提取或者发酵技术等）。12.国内外尚未上市销售的由非注射途径改为注射途径给药，或者由局部国内外尚未上

9、市销售的由非注射途径改为注射途径给药，或者由局部用药改为全身给药的制品。用药改为全身给药的制品。13.改变已上市销售制品的剂型但不改变给药途径的生物制品。改变已上市销售制品的剂型但不改变给药途径的生物制品。14.改变给药途径的生物制品（不包括上述改变给药途径的生物制品（不包括上述12项）。项）。15.已有国家药品标准的生物制品。已有国家药品标准的生物制品。19 2014FDAdrugapprovals NATURE REVIEWS|DRUGDISCOVERYVOLUME14|FEBRUARY2015|77 The Center for Drug Evaluation and Research(

10、CDER)approved a landmark 41 new therapeutics in 2014,including 11 biologics.Approvals were up by over 50%from the 27 approved in 2013,and up 30%from the 5-year average of 31.6 per year.202122232425Thelistincludesafairamountofcompetitivebunching,withdrugcompaniesseekingapprovalsforagentsthatactonthes

11、ameproventargetsandindications.Theagencyapprovedfournewdrugsfortype2diabetes,forexample,butdapagliflozinandempagliflozinwererespectivelythesecond-andthird in-classsodiumglucosecotransporter2(SGLT2)inhibitors,andalbiglutideanddulaglutidewererespectivelythefourth-andfifth-in-classglucagon-likepeptide1

12、(GLP1)-receptoragonists.“Thereissomeofthatherdmentalityhere,”.26Exendin-4 人体内源性的人体内源性的GLP-1有两种形式：有两种形式：GLP-1（7-36）-NH2和和GLP-1（7-37），前者较后者在），前者较后者在C末端缺少一个末端缺少一个Gly，但末端是酰胺化的。其，但末端是酰胺化的。其N末端的末端的His-Ala结构是人体内结构是人体内DPP-4酶的识别序列，可迅速被切去，酶切后的产物失去降糖酶的识别序列，可迅速被切去，酶切后的产物失去降糖活性且是原形多肽的竞争性抑制剂。活性且是原形多肽的竞争性抑制剂。GLP-1

13、具有明确的降血糖活性，具有明确的降血糖活性，但由于半衰期过短，原形难以直接用于临床。但由于半衰期过短，原形难以直接用于临床。27GLP-1的天然受体激动剂 上图显示的是上图显示的是Exendin-4的分子结构，该分子是源于美洲的分子结构，该分子是源于美洲巨蜥唾液的一种天然多肽，它与巨蜥唾液的一种天然多肽，它与GLP-1有有53%的序列同源性，的序列同源性，是是GLP-1受体的天然激动剂。由于受体的天然激动剂。由于N端结构为端结构为His-Gly，该分子，该分子可有效抵抗可有效抵抗DPP-4的酶解，其体内半衰期为的酶解，其体内半衰期为3.3-4小时，每天小时，每天注射两针。注射两针。28Lira

14、glutida利拉鲁肽利拉鲁肽Arg34Lys26-(N-(-Glu(N-hexadecanoyl)-GLP-17-37Victozacontainsliraglutide,ananalogofhumanGLP-1andactsasaGLP-1receptoragonist.Thepeptideprecursorofliraglutide,producedbyaprocessthatincludesexpressionofrecombinantDNAinSaccharomycescerevisiae,hasbeenengineeredtobe97%homologoustonativehuman

15、GLP-1bysubstitutingarginineforlysineatposition34.LiraglutideismadebyattachingaC-16fattyacid(palmiticacid)withaglutamicacidspacerontheremaininglysineresidueatposition26ofthepeptideprecursor.29 Liraglutideisaonce-dailyGLP-1derivativeforthetreatmentoftype2diabetes.GLP-1,initsnaturalform,isshort-livedin

16、thebody(thehalf-lifeaftersubcutaneousinjectionisapproximatelyonehour),soitisnotveryusefulasatherapeuticagent.However,liraglutidehasahalf-lifeaftersubcutaneousinjectionof1115hours,makingitsuitableforonce-dailydosing.TheprolongedactionofliraglutideisachievedbyattachingafattyacidmoleculeatonepositionoftheGLP-1molecule,enablingittobindtoalbuminwithinthesubcutaneoustissueandbloodstream.TheactiveGLP-1isthenreleasedfromalbuminataslow,consistentrate.Bindingwithalbuminalsoresultsinslowerdegradationandred