1. 定製多肽的PEG修飾有哪個方面
生物學角度來說;作為葯物先導化合物的多肽分子在體內的應用受到一定程度的限制,主要體現在生物體腎小球的過濾作用、體內蛋白酶的水解破壞作用以及因多肽分子引起的體內抗原反應。將多肽用PEG修飾後(Pegylation),上述三方面的限制均大幅減小,從而提高了多肽在生物體內的應用。
物理化學性質角度;因為PEG的親水性,可以改善多肽整體的親疏水性質,小分子PEG可以做為Link,把修飾基團和多肽結合起來,有時候要比6-氨基己酸更有優勢。常見的是Biotin-PEG4-Peptide。
PEG4的結構如下:
接下來,我將詳細介紹下多肽的PEG修飾。
小分子PEG修飾。分子量區間在PEG2-PEG24之間。如
AEA 5-amino-3-oxapentanoic acid
AEEA 8-Amino-3,6-Dioxaoctanoic Acid 9 atoms (mini-PEG)
TTDS 1,13-diamino-4,7,10-trioxatridecan-succinamic acid
Ebes 8 - amino - 3,6 - dioxa - octyl)succinamic acid (PEG2-Suc-OH)
AEEEA 11-Amino-3,6,9-Trioxaundecanoic Acid 11 atoms(mini-PEG3)
dPEG(4) 15-amino-4,7,10,13-tetraoxa-pentadecanoic acid
dPEG(8) alpha-amino-omega-carboxy octa(ethylene glycol)
dPEG(12) alpha-amino-omega-carboxy dodeca(ethylene glycol)
這類小分子PEG就相當於特殊的氨基酸,修飾步驟和合成氨基酸的步驟一樣。
例如我們在多肽中插入AEEA,
那麼所使用的原料一般為Fmoc-AEEA-OH,(CAS:166108-71-0)
大分子PEG的修飾,分子量區間在PEG500-PEG40K之間。例如PEG2000和PEG5000的修飾。具體以PEG2000為例。
常見的PEG2000的修飾位點為
1:多肽的N端,如PEG2000-DTGLIWAPQNT-OH。
2:氨基酸Lys的側鏈H2N-DTGLIW-K(PEG2000)-APQNT-OH
3:Cys的側鏈,如H2N-Cys(Mal-PEG2000)-DTGLIWAPQNT-OH,通過巰基和Mal結合來把PEG2000修飾在多肽上。
特殊的PEG2000修飾位點
1:在多肽中間,如H2N-DTGLIW-PEG2000-APQNT-OH,因為通過固相合成,PEG2000很難連接到H2N-APQNT-Resin上,我們之前做過大量固相合成實驗,反應速率慢,收率低,使用PEG2000原料也比較多,所以通常我們採用液相分段合成,這樣可以節約很多的PEG2000原料。是個產品在市場上更有優勢。
2: 在多肽C端,如H2N-DTGLIWAPQNT-PEG2000,這個比在中間的要簡單很多。
PEG2000其實是一個混合物,因為其n值在一個范圍內,例如n=40、41、42…45…46、47等。我們可以通過下面Tof圖譜看出PEG2000的峰型,是一簇比較集中的峰。
2. 多肽類葯簡介
ō tài lèi yào
多肽類抗生素從多粘桿菌或產氣孢子桿菌的培養液中提取製得。隨著生物技術的發展,多肽作為葯物在臨床上的應用越來越廣泛,相應的制劑學研究也日益受到重視。與傳統的小分子有機葯物相比,多肽具有穩定性差,本文從穩定性、緩釋系統、非注射途徑給葯三方面對多肽類葯物制劑的研究概況進行介紹。多肽類抗生素具有多肽結構特徵,其包括多粘菌素類(多粘菌素B、多粘菌素E)、桿菌肽類(桿菌肽、短桿菌肽)和萬古黴素。
多肽類抗生素中,不同的抗生素所具有的抗菌作用不同,可分別對抗革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、綠膿桿菌、真菌、病毒、螺旋體、原蟲的感染,對敗血症、呼吸道感染、泌尿道感染、牛乳腺炎等疾病有較好的治療作用。小劑量時抑菌,大劑量時殺菌。
此類抗生素首先影響敏感細菌的外膜。葯物的環形多肽部分的氨基與細菌外膜脂多糖的 2價陽離子結合點產生靜電相互作用,使外膜的完整性破壞,葯物的脂肪酸部分得以穿透外膜,進而使胞漿膜的滲透性增加,導致胞漿內的磷酸、核苷等小分子外逸,引起細胞功能障礙直致死亡。由於革蘭氏陽性菌外面有一層厚的細胞壁,阻止葯物進入細菌體內,故此類抗生素對其無作用。
多肽類抗生素的作用機理也各不相同,多粘菌素類可改變細菌胞漿膜的功能,而桿菌肽則作用於細胞壁和細胞質。多肽類抗生素的最大優點是細菌不易產生耐葯性,但缺點為毒性較大,除對細菌細胞膜損傷外,對動物細胞膜也起作用,主要對腎、神經系統有一定毒性。
多肽葯物制劑的穩定性、控制釋放、非注射途徑給葯,隨著生物技術的發展,多肽作為葯物在臨床上的應用越來越廣泛,相應的制劑學研究也日益受到重視。與傳統的小分子有機葯物相比,多肽具有穩定性差的特點。
多肽的穩定性研究,引起多肽不穩定的原因:
(1)脫醯胺反應 :在脫醯反應中,Asn/Gln 殘基水解形成Asp/Glu。非酶催化的脫醯胺反應的進行。在AsnGly結構中的醯胺基團更易水解,位於分子表面的醯胺基團也比分子內部的醯胺基團易水解。
(2)氧化:多肽溶液易氧化的主要原因有兩種,一是溶液中有過氧化物的污染,二是多肽的自發氧化。在所有的氨基酸殘基中,Met、Cys和His、Trp、Tyr等最易氧化。氧分壓、溫度和緩沖溶液對氧化也都有影響。
(3)水解:多肽中的肽鍵易水解斷裂。由Asp參與形成的肽鍵比其它肽鍵更易斷裂,尤其是AspPro和AspGly 肽鍵。
(4)形成錯誤的二硫鍵:二硫鍵之間或二硫鍵與巰基之間發生交換可形成錯誤的二硫鍵,導致三級結構改變和活性喪失。
(5)消旋: 除Gly外,所有氨基酸殘基的α碳原子都是手性的,易在堿催化下發生消旋反應。其中Asp殘基最易發生消旋反應。
(6)β消除:β消除是指氨基酸殘基中β碳原子上基團的消除。Cys、Ser、Thr、Phe、Tyr 等殘基都可通過β消除降解。在堿性PH下易發生β消除,溫度和金屬離子對其也有影響。
(7)變性、吸附、聚集或沉澱:變性一般都與三級結構以及二級結構的破壞有關。在變性狀態,多肽往往更易發生化學反應,活性難以恢復。在多肽變性過程中,首先形成中間體。通常中間體的溶解度低,易於聚集,形成聚集體,進而形成肉眼可見的沉澱。
蛋白質的表面吸附是其貯存、使用過程中遇到的另一個令人頭痛的問題,如riL2在進行曲灌注時會吸附在管道表面,造成活性損失。
提高多肽穩定性的途徑:
(1)定點突變 :通過基因工程手段替換引起多肽不穩定的殘基或引入能增加多肽穩定性的殘基,可提高多肽的穩定性。
(2)化學修飾:多肽的化學修飾方法很多,研究最多的是PEG修飾。PEG是一種水溶性高分子化合物,在體內可降解,無毒。PEG與多肽結合後能提高熱穩定性,抵抗蛋白酶的降解,降低抗原性,延長體內半衰期。選擇合適的修飾方法和控制修飾程度可體質或提高原生物活性。
(3)添加劑 :通過加入添加劑,如糖類、多元醇、明膠、氨基酸和某些鹽類,可以提高多肽的穩定性。糖和多元醇在低濃度下迫使更多的水分子圍繞在蛋白質周圍,因而提高了多肽的穩定性。在凍干過程中,上述物質還可以取代水而與多肽形成氫鍵來穩定多肽的天然構象,而且還可以提高凍干製品的玻璃化溫度。此外表面活性劑如SDS、Tween、Pluronic,能防止多肽表面吸附、聚集和沉澱。
(4)凍干:多肽發生的一系列化學反應如脫醯胺、β消除、水解等都需要水參與,水還可以作為其它反應劑的流動相。另外,水含量降低可使多肽的變性溫度升高。因此,凍干可提高多肽的穩定性。
近年來對多肽的非注射途徑給葯研究雖取得一些進展,但面臨的困難仍很多。幾乎所有多肽葯物的粘膜傳遞都需要滲透促進劑,而其種類繁雜,存在的問題是如何降低其剌激作用以及長期使用是否影響上皮完整性。用微粒代替滲透促進劑也許是很有前景的口服給葯方法。目前,在克服滲透障和酶障方面雖取得了一些成績,但尚無突破性進展。另外,多肽的肝清除問題應該受到重視,弄清肝清除機制、結構與清除之間的關系將有助於實現多肽口服給葯的夢想。
新編葯物學