1、第十九章第十九章 生物技术药物制剂生物技术药物制剂第一节 概述一、生物技术的基本概念 生物技术或生物工程=biotechnology 现代生物技术：基因工程=遗传工程 细胞工程 酶工程 发酵工程、生化工程基因工程：基因工程：动动物物遗传遗传工程：利用工程：利用动动物加工生物加工生产产人的基因人的基因药药品品 如：羊奶中如：羊奶中获获取人取人-抗胰蛋白抗胰蛋白酶酶 小小鱼鱼的血液中的人生的血液中的人生长长激素激素 植物植物遗传遗传工程：研究主要集中在植物的抗病毒方面工程：研究主要集中在植物的抗病毒方面 如：将病毒衣壳蛋白基因移植到植物中，如：将病毒衣壳蛋白基因移植到植物中，使之能使之能产产生抵御
2、病毒侵犯的抗病毒株。生抵御病毒侵犯的抗病毒株。用用转转基因基因马铃马铃薯中生薯中生产产人血清蛋白。人血清蛋白。细胞工程：包括基因、染色体、基因组、细胞细胞工程：包括基因、染色体、基因组、细胞 质、细胞融合工质、细胞融合工 程程=细胞杂交技术细胞杂交技术 如：生产单克隆抗体试剂或药物如：生产单克隆抗体试剂或药物 酶工程：将水溶性的固相酶，使在酶促反应酶工程：将水溶性的固相酶，使在酶促反应 中以固相状态作为底物，产生纯酶。中以固相状态作为底物，产生纯酶。基因治疗：正常基因或基因片段代替有遗传基因治疗：正常基因或基因片段代替有遗传 缺陷的基因，或通过基因表达的缺陷的基因，或通过基因表达的 调控来降低
3、一些异常基因的表达。调控来降低一些异常基因的表达。自自1982年，第一个基因工程药品年，第一个基因工程药品人重组胰岛素问人重组胰岛素问市来，已有市来，已有100多种生物技术药物上市，多种生物技术药物上市，700多个品种多个品种正在进行临床评价，正在进行临床评价，2600多个生物技术药物处于临床多个生物技术药物处于临床前的研究阶段。生物技术药物在未来的医药工业中将前的研究阶段。生物技术药物在未来的医药工业中将占有极其重要的地位。占有极其重要的地位。20世纪世纪90年代以来，全球生物药品销售额以年均年代以来，全球生物药品销售额以年均30以上的速度增长，大大高于全球医药行业年均不到以上的速度增长，大
4、大高于全球医药行业年均不到10的增长速度。的增长速度。上市率一直居于新药研究的榜首。上市率一直居于新药研究的榜首。20世纪世纪90年代的生年代的生物技术药物占批准新药的物技术药物占批准新药的13。2019年有年有127个个NCE批准用于临床，其中生物技术药物占批准用于临床，其中生物技术药物占34。中国药典中国药典2019年版内容将调整年版内容将调整 中国生物制品规中国生物制品规程，并入药典第三部程，并入药典第三部。生物技术药物的特点生物技术药物的特点 内源性的生理物质，临床使用剂量小，药理活内源性的生理物质，临床使用剂量小，药理活性高，副作用小。性高，副作用小。稳定性差，在酸碱环境或体内酶存在
5、下极易失稳定性差，在酸碱环境或体内酶存在下极易失活。活。生物半衰期短，血中清除快，体内作用时间短，生物半衰期短，血中清除快，体内作用时间短，需频繁给药。需频繁给药。分子量大，通常以多聚体存在，很难透过胃肠分子量大，通常以多聚体存在，很难透过胃肠道粘膜的上皮细胞层，吸收少，生物利用度低，道粘膜的上皮细胞层，吸收少，生物利用度低，一般只有注射途径给药。一般只有注射途径给药。作用部位精确，靶点要求高。作用部位精确，靶点要求高。生物技术药物制剂研究的热点生物技术药物制剂研究的热点 研究开发生物技术药物给药系统是药剂学研究开发生物技术药物给药系统是药剂学的研究任务之一，也是目前全球研究的热点。的研究任务
6、之一，也是目前全球研究的热点。从目前研究的进展来看，主要集中于解决以下从目前研究的进展来看，主要集中于解决以下几个关键：几个关键：稳定性差稳定性差提高稳定性提高稳定性 半衰期短半衰期短长效制剂的研制长效制剂的研制 长期用药长期用药非注射途径的开发非注射途径的开发 其它其它胰岛素的智能给药、疫苗的脉冲释药胰岛素的智能给药、疫苗的脉冲释药等。等。一、生物技术药物及其制剂的研究概况 1、重要领域：1）开发多肽类 2）蛋白质类 制剂学角度 1）确定最佳给药途径 2）研究新的给药系统 3）提高制剂的稳定性4.基因工程产品（重组蛋白质药物）已上市20多种，正在临床研究的有30多种基因药物研究的基本方法：1
7、)基因重组技术 2)重组蛋白的表达 3)蛋白质的设计 三.生物技术药物的结构特点与理化性质 生物技术药物:肽类 蛋白质类药物 一.蛋白质的结构特点 1.蛋白质的组成和一般结构 蛋白质是由许多氨基酸按一定排列顺序通过肽键相连而成的多肽链。蛋白质：分子量：5103 5106 组成蛋白质的氨基酸：20多种蛋白质肽键结构：氨基酸组成 肽键数目 末端组成 氨基酸排列顺序 二硫键的位置 肽=一个氨基酸羧基+另一个氨基酸 氨基 缩合缩合 肽+H2O 两个氨基酸缩合 二肽 10个以上 多肽蛋白质的理化性质1.一般理化性质 （1）旋光性 （2）紫外吸收 （3）蛋白质两性本质和电学性质 两性电解质2.不稳定的原因
8、（1）蛋白质药物共价键的破坏 化学 反应 如：蛋白质的水解 蛋白质的氧化 外消旋作用（2）非共价键引起的不稳定性 如：蛋白质聚集与沉淀 蛋白质的吸附 蛋白质变性（3）影响不稳定的因素 温度 pH 有机溶剂 盐 表面活性剂 （三）蛋白质类药物的评价方法 1.液相色谱法 2.光谱法 3.电泳 4.生物活性测定与免疫测定 第二节 蛋白质类药物制剂1.溶液型注射剂 添加剂，增溶剂 稳定剂2.固体型注射剂 冷冻干燥法 喷雾干燥法 注射用粉针 控释微球制剂 脉冲式给药系统 皮内埋入剂（植入剂）3.其他：鼻腔给药制剂 口服给药制剂 直肠给药制剂 口服粘膜制剂 经皮给药制剂 肺部给药制剂提高蛋白类药物的稳定性
9、措施提高蛋白类药物的稳定性措施 处方设计处方设计 晶体技术晶体技术 制备工艺制备工艺 新型载体的设计新型载体的设计处方设计处方设计 普通注射剂普通注射剂 添加稳定剂，如添加稳定剂，如 适宜浓度的电解质（适宜浓度的电解质（NaCl、KCl)增加溶解度增加溶解度 非离子表面活性剂非离子表面活性剂（Tweens）防止蛋白质在）防止蛋白质在界面的变性界面的变性 糖类与多元醇糖类与多元醇促进蛋白质水化，增加稳定性促进蛋白质水化，增加稳定性 血清蛋白血清蛋白降低产品痕量蛋白酶的破坏，保护蛋降低产品痕量蛋白酶的破坏，保护蛋白质的构象白质的构象 甘氨酸等甘氨酸等保护蛋白类的构象，防止蛋白类药物保护蛋白类的构象
10、，防止蛋白类药物的热变性与聚集的热变性与聚集 冻干粉针冻干粉针 添加保护剂，常见的是糖类与多元醇（甘露醇）。添加保护剂，常见的是糖类与多元醇（甘露醇）。具有在冷冻干燥过程中防止蛋白质因氢键消失而变性。具有在冷冻干燥过程中防止蛋白质因氢键消失而变性。蛋白质晶体技术蛋白质晶体技术1.提高蛋白质的稳定性，提高蛋白质的稳定性，有利于贮藏。有利于贮藏。2.纯化蛋白质，不改变纯化蛋白质，不改变蛋白质的生物活性。蛋白质的生物活性。3.增加蛋白质给药的局增加蛋白质给药的局 部浓度。部浓度。溶液溶液:1020mg/ml 晶体蛋白晶体蛋白:200300mg/ml4.适合多种剂型的制备适合多种剂型的制备制备工艺制备
11、工艺 蛋白质微球制备蛋白质微球制备 避免有机溶剂：避免有机溶剂：复乳法（复乳法（W/O/W）两种亲水性介质两种亲水性介质（W/W乳剂）乳剂）新型载体设计新型载体设计 水凝胶 能够响应外界条件而膨胀或收缩。常设计温度敏感、pH敏感，制备简单（后包裹），工艺温和的优点。437水凝胶做为蛋白质智能给药系统的原理水凝胶做为蛋白质智能给药系统的原理pH敏感性膨胀型凝胶的胰岛素自调式敏感性膨胀型凝胶的胰岛素自调式给药系统给药系统 pH敏感性膨胀型凝敏感性膨胀型凝胶的胰岛素自调式给药胶的胰岛素自调式给药系统系统延长蛋白类药物的半衰期延长蛋白类药物的半衰期 PEGylation技术技术 微球注射剂微球注射剂P
12、EG修饰的蛋白质修饰的蛋白质 降低肾清除速率，提降低肾清除速率，提高血浆半衰期高血浆半衰期 改变蛋白质在体内的改变蛋白质在体内的分布和药动学参数分布和药动学参数 减少蛋白质水解的可减少蛋白质水解的可能性，提高稳定性能性，提高稳定性 提高蛋白质的疗效，提高蛋白质的疗效，降低蛋白质的毒性降低蛋白质的毒性（免疫原性）（免疫原性）其它（其它（）IntronPEG化的蛋白质药物的开发与临床应用化的蛋白质药物的开发与临床应用产品（商品名）产品（商品名）开发公司开发公司合作公司合作公司临床应用临床应用研究阶段研究阶段天冬酰胺酶（天冬酰胺酶（ONCASPAR）腺苷脱胺酶（腺苷脱胺酶（ADAGEN）干扰素（干扰
13、素（PEG-Intron）干扰素（干扰素（PEG-Intron A）干扰素（干扰素（PEG-Intron A）干扰素干扰素+病毒唑（病毒唑（PEG-Intron and Rebetol）干扰素（干扰素（Pegasys）干扰素（干扰素（Pegasys）干扰素干扰素+盐酸组胺（盐酸组胺（Pegasys Maxamine）干扰素干扰素+病毒唑（病毒唑（Pegasys Ribavirin）超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（PEG-SOD）粒细胞集落刺激因子）（粒细胞集落刺激因子）（PEG G-CSF）粒细胞集落刺激因子）（粒细胞集落刺激因子）（Pegfilgrastim）粒细胞集落刺激因子）（粒细胞集落
14、刺激因子）（Pegylated G-CSF）牛血红蛋白（牛血红蛋白（PEG-hemoglobin）人血红蛋白人血红蛋白水蛭素（水蛭素（PEG-Hirudin）肿瘤坏死因子（肿瘤坏死因子（PEG-Stnf-RI）生长抑素生长抑素Somavent（B2036-PEG）胸腺素胸腺素+干扰素（干扰素（ZADAXIN and Pegasys）尿酸酶（尿酸酶（PEG-Uricase）白介素白介素-2（PEG-IL-2）Enzon Enzon EnzonRoche Holding Enzon EnzonAmgenRoche HoldingEnzonBASF AGAmgenSensus Corporation
15、SciClone PharmaceuticalsBio-Techology General CorporationChironAventis S A Aventis Pharma AG MEDAC GmbHSchering-lough CorporationnAmgenPharmacia Corporation血友病、黑素瘤血友病、黑素瘤免疫缺陷性疾病免疫缺陷性疾病血友病血友病黑色素瘤黑色素瘤丙肝丙肝丙肝丙肝乙肝、血友病乙肝、血友病癌症、丙肝癌症、丙肝丙肝丙肝脑损伤脑损伤粒细胞减少症粒细胞减少症粒细胞减少症粒细胞减少症癌症癌症癌症癌症血浆代用品血浆代用品外科手术外科手术风湿性关节炎风湿性关节炎
16、肢端肥大症肢端肥大症丙肝丙肝痛风痛风抗抗HIV感染感染上市上市上市上市上市上市期临床期临床期临床期临床上市上市期临床期临床期临床期临床期临床期临床期临床期临床终审终审终审终审期临床期临床期临床期临床/期临期临床床期临床期临床期临床期临床期临床期临床期临床期临床临床前临床前期临床期临床蛋白质微球蛋白质微球 材料材料 乳酸乳酸-羟基乙酸共聚物（羟基乙酸共聚物（PLGA，唯一的，唯一的FDA批准的微球材批准的微球材料）。料）。关键问题关键问题 包封率、药物的突释、药物活性包封率、药物的突释、药物活性 用途用途 缓释缓释 脉冲脉冲疫苗疫苗已开发的部分缓释型蛋白微球注射剂已开发的部分缓释型蛋白微球注射剂
17、药物T1/2(min）剂型骨架材料缓释时间商品名曲普瑞林亮丙瑞林亮丙瑞林布舍瑞林高舍瑞林那法瑞林30161680-144微球微球微球植入剂植入剂微球PLGA(50 50)PLGA(75 25)PLAPLGA(75 25)PLGA(50 50)PLGA(50 50)1个月1个月3个月1个月1个月DecapeptylProstap SRZoladex 其他正在开发的一些缓释型注射剂蛋白药物有：其他正在开发的一些缓释型注射剂蛋白药物有：EPO、rhINF-、IL-、GM-CSF、rhGH等等 非注射给药系统非注射给药系统 鼻腔给药制剂 口服给药制剂 直肠给药制剂 口服粘膜制剂 经皮给药制剂 肺部给药制剂微注射用于蛋白类药物的经皮给药微注射用于蛋白类药物的经皮给药 a 20-by-20 array a base of 80 um a height of 150 um the tip close to 1 um第四节第四节 蛋白质类药物制剂的评价方法蛋白质类药物制剂的评价方法1 1、制剂中药物的含量测定、制剂中药物的含量测定2 2、制剂中药物的活性测定、制剂中药物的活性测定3 3、制剂中药物的体外释药速率测定、制剂中药物的体外释药速率测定4 4、制剂的稳定性研究、制剂的稳定性研究5 5、体内药动学研究、体内药动学研究6 6、刺激性及生物相容性研究、刺激性及生物相容性研究
