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這是肽圖分析ppt,包括了前言,合成多肽藥物藥學(xué)研究的基本考慮,合成多肽藥物藥學(xué)研究的主要內(nèi)容,制備工藝研究,結(jié)構(gòu)確證研究,制劑處方工藝研究,質(zhì)量研究與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),穩(wěn)定性研究等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
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第十一章 多肽藥物分析
一、前言
二、合成多肽藥物藥學(xué)研究的基本考慮
三、合成多肽藥物藥學(xué)研究的主要內(nèi)容
(一)制備工藝研究
(二)結(jié)構(gòu)確證研究
(三)制劑處方工藝研究
(四)質(zhì)量研究與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
(五)穩(wěn)定性研究
一、前言
1.1多肽類藥物產(chǎn)生的背景:
20世紀(jì)70年代生物技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,使多肽等生物技術(shù)藥物的研究進(jìn)展迅速;
多肽固相合成技術(shù)
高效液相色譜(HPLC)純化
分析技術(shù)的發(fā)展
1.2合成多肽藥物概念:
指采用化學(xué)合成方法制備的多肽類藥物。包括采用液相或固相合成方法制備的多肽藥物。
1.3化學(xué)合成在多肽分類:
純天然多肽:
經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾的天然多肽:
增加多肽與受體的親和力、選擇性;
對(duì)酶降解的抵抗力、改善藥代動(dòng)力學(xué)特性;
甚至由受體的激動(dòng)劑變?yōu)檗卓箘?
人工設(shè)計(jì)出的多肽:
多肽固相合成和組合化學(xué)產(chǎn)生了肽庫(kù),短時(shí)間內(nèi)獲得大量的多肽化合物
藥物篩選的效率不斷提高
獲得多肽類藥物的可能性提高
二、合成多肽藥物藥學(xué)研究的基本考慮
1、關(guān)于多肽(原料藥)合成工藝選擇的考慮
目前主要有液相合成和固相合成兩種方法。
液相合成:逐步合成或片段縮合方法。
逐步合成法:
片段縮合:
液相合成的優(yōu)點(diǎn):
中間產(chǎn)物純化、中間產(chǎn)物的理化常數(shù)、可以隨意進(jìn)行非氨基酸修飾、可以避免氨基酸缺失
缺點(diǎn)是較為費(fèi)時(shí)、費(fèi)力等。
固相合成:
優(yōu)點(diǎn)
簡(jiǎn)化了每步反應(yīng)的后處理操作,避免因手工操作和物料轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的損失,產(chǎn)率較高且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化等
缺點(diǎn)
每步中間產(chǎn)物不可以純化,必須采用較大的氨基酸過(guò)量投料,粗品純度不如液相合成物,必需通過(guò)可靠的分離手段進(jìn)行純化等。
液相合成法較適于合成短肽;
固相合成法更適于合成中、長(zhǎng)肽。
2、關(guān)于多肽結(jié)構(gòu)確證研究的考慮
氨基酸組成分析、質(zhì)譜、氨基酸序列測(cè)定等對(duì)其結(jié)構(gòu)確證有重要意義。
對(duì)于具有一定空間結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮其活性的多肽,應(yīng)進(jìn)行必要的立體化學(xué)研究。
3、關(guān)于多肽制劑處方工藝研究的考慮
合成多肽藥物制劑研究的總體目標(biāo)和要求與其它類型化學(xué)藥物制劑是一致的,即通過(guò)一系列研究工作,保證制劑劑型選擇依據(jù)充分、處方合理、工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程得到有效控制,并能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
但是,由于多肽藥物的生物活性可能和其空間結(jié)構(gòu)相關(guān),多肽分子中存在大量的酰胺鍵,另外還可能有羧基、羥基、氨基、巰基等較為活潑的基團(tuán),較易水解或降解,因此了解合成多肽藥物的物理化學(xué)穩(wěn)定性和生物學(xué)穩(wěn)定性對(duì)選擇適宜的劑型和合理的處方、制備工藝有重要作用。
4、關(guān)于多肽藥物質(zhì)量研究的考慮
多肽藥物質(zhì)量研究與其它類型化學(xué)藥物基本一致。
不同之處在于:
氨基酸組成分析;中、長(zhǎng)肽要做效價(jià)、免疫原性和抗原活性等研究。
注意工藝雜質(zhì):
缺失(不完全)肽、斷裂肽、去酰胺多肽、氨基酸側(cè)鏈的不完全脫保護(hù)所形成的副產(chǎn)物、氧化肽、二硫鍵交換的產(chǎn)物、非對(duì)映異構(gòu)的多肽、低聚物和/或聚合物
毒性試劑和溶劑
5、關(guān)于多肽藥物穩(wěn)定性研究的考慮
多肽藥物不穩(wěn)定的原因:
水解、氧化、外消旋化、二硫鍵的斷裂及重排、β消除、凝聚、沉淀、吸附等。
穩(wěn)定性研究應(yīng)根據(jù)多肽藥物穩(wěn)定性的特點(diǎn)合理選擇試驗(yàn)條件、考察項(xiàng)目。
三、合成多肽藥物藥學(xué)研究的主要內(nèi)容
原料藥的制備工藝研究
結(jié)構(gòu)確證研究
制劑的處方工藝研究
質(zhì)量研究和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制訂
穩(wěn)定性研究
(一)原料藥制備工藝研究
1、工藝選擇
根據(jù)目標(biāo)肽的結(jié)構(gòu)、自身生產(chǎn)條件等考慮選用液相合成或固相合成工藝。
均需要提供:
化學(xué)反應(yīng)式、工藝流程圖、操作過(guò)程等,對(duì)工藝參數(shù)(如投料量、反應(yīng)條件、反應(yīng)試劑)要有詳細(xì)的描述,包括對(duì)于多肽的修飾(例如二硫鍵的形成等)。
2、起始原料、試劑的質(zhì)量控制
氨基酸及其衍生物
氨基酸及其衍生物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)包括:
性狀、熔點(diǎn)、比旋度、化學(xué)純度、色譜純度及光學(xué)純度、含量等,其中化學(xué)純度和光學(xué)純度的控制尤為重要。
如果使用了特殊的氨基酸或其衍生物,申報(bào)資料中還應(yīng)提供其合成工藝及結(jié)構(gòu)研究的相關(guān)資料。
樹(shù)脂
采用固相合成方法制備多肽,應(yīng)提供樹(shù)脂的來(lái)源、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)報(bào)告,并對(duì)樹(shù)脂的摩爾取代系數(shù)、在不同溶劑中的膨脹系數(shù)、所用合成條件下的穩(wěn)定性情況、交聯(lián)度等予以說(shuō)明。
常用樹(shù)脂包括聚苯乙烯-苯二乙烯交聯(lián)樹(shù)脂、聚丙烯酰胺和聚乙烯-乙二醇類樹(shù)脂及衍生物等,應(yīng)根據(jù)目標(biāo)多肽C末端氨基酸的不同類型(如羧酸型、酰胺型等)選擇特定用途的樹(shù)脂,并說(shuō)明選擇的依據(jù)。
3、工藝的過(guò)程控制
(1)反應(yīng)終點(diǎn)監(jiān)控
液相合成屬于常規(guī)有機(jī)合成,一般可采用色譜法(如TLC法、HPLC法)監(jiān)測(cè);
固相合成偶合反應(yīng)的終點(diǎn)可采用茚三酮法、三硝基苯磺酸(TNBS)法和四氯苯醌等監(jiān)測(cè)。二硫鍵連接的終點(diǎn)可用Ellman試驗(yàn)或HPLC法監(jiān)測(cè)。
(2)中間體質(zhì)量控制
液相合成:
縮合片段:比旋度、熔點(diǎn)和純度等進(jìn)行控制。
較長(zhǎng)序列的中間體:氨基酸組成分析、氨基酸序列分析、質(zhì)譜、比旋度等。
固相合成:一般無(wú)中間體分離過(guò)程。但如果多肽從樹(shù)脂上切割后還需進(jìn)行后續(xù)反應(yīng),對(duì)中間體的質(zhì)量也要進(jìn)行相應(yīng)控制,同時(shí)還要進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)研究。
4、分離和純化
多肽純化的方法包括:
重結(jié)晶、逆流分布、電泳、離子交換色譜、凝膠過(guò)濾色譜、反相色譜等。
常見(jiàn)的純化方法:凝膠柱脫鹽,制備型高效液相色譜純化。
樣品的干燥方法:常用凍干法,如果多肽對(duì)溫度不敏感,也可采用室溫或高溫干燥。
申報(bào)資料純化方法應(yīng)包括:
詳細(xì)的驗(yàn)證性資料例如純化前后樣品的代表性色譜圖以說(shuō)明純化效果。
提供詳細(xì)的純化過(guò)程和相關(guān)的工藝參數(shù)。
純化工藝的研究可結(jié)合質(zhì)量研究中雜質(zhì)分析方法的驗(yàn)證進(jìn)行。
(二)結(jié)構(gòu)確證研究
多肽結(jié)構(gòu)研究的主要目的:
是要說(shuō)明其氨基酸組成,序列是否正確,多肽分子中如有半胱氨酸,應(yīng)明確其狀態(tài)(氧化態(tài)或還原態(tài)),對(duì)含有多個(gè)半胱氨酸的多肽,應(yīng)明確二硫鍵的正確連接位點(diǎn)。對(duì)于長(zhǎng)肽,需要對(duì)其空間結(jié)構(gòu)(例如二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu))進(jìn)行研究。
短肽:
元素分析、紅外光譜、核磁共振譜、氨基酸組成分析、質(zhì)譜等常見(jiàn)方法,氨基酸序列測(cè)定。
中、長(zhǎng)肽:
氨基酸組成,氨基酸序列分析。(Edman降解,質(zhì)譜:分子量及其序列信息,是對(duì)Edman降解的很好補(bǔ)充。)
中、長(zhǎng)肽的結(jié)構(gòu)研究中,盡管紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜等能夠提供的可供分析的信息有限,但在一些情況下,上述研究還應(yīng)考慮進(jìn)行。例如,在可獲得結(jié)構(gòu)確證對(duì)照品時(shí),進(jìn)行上述譜圖的對(duì)比測(cè)定,對(duì)于說(shuō)明所研制產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有重要意義;對(duì)于全新結(jié)構(gòu)的多肽,進(jìn)行上述研究,也可為說(shuō)明多肽結(jié)構(gòu)提供輔助信息,并為質(zhì)量研究和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供信息。
當(dāng)多肽中含有非天然氨基酸及氨基酸衍生物時(shí),結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)予以證明。此時(shí),應(yīng)在相應(yīng)的研究中,考察這些非天然氨基酸及氨基酸衍生物的色譜行為。
(四)質(zhì)量研究與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
1、質(zhì)量研究
原料藥的質(zhì)量研究
研究項(xiàng)目一般包括:
外觀性狀、理化常數(shù)、鑒別、氨基酸組成分析、水分、反離子含量、純度、有機(jī)溶劑和反應(yīng)試劑殘留量、生物學(xué)安全性檢查、含量和/或活性效價(jià)測(cè)定等。
對(duì)于合成多肽藥物,除常規(guī)項(xiàng)目外,理化常數(shù)一般需要關(guān)注其比旋度、等電點(diǎn)(pI)、溶解性(主要為水和緩沖液中)等。
氨基酸組成分析、反離子(例如三氟醋酸或醋酸根)含量、反應(yīng)試劑殘留量(例如從樹(shù)脂上裂解多肽使用了氫氟酸,需要檢查氟化物殘留量)等,則需要在原料藥質(zhì)量研究中予以重視。
相關(guān)肽檢查(或稱有關(guān)物質(zhì)檢查):
RP-HPLC,(HPIEC)、毛細(xì)管電泳技術(shù),高效分子排阻色譜(HPSEC)、(PAGE)以及激光散射粒度測(cè)定等技術(shù)。
有關(guān)物質(zhì)檢查的方法學(xué)驗(yàn)證應(yīng)能證明所采用的方法可以有效分離目標(biāo)多肽與工藝雜質(zhì)(例如缺失肽等)、降解產(chǎn)物(例如二硫鍵交換或氧化產(chǎn)物等)、聚合物等。一般應(yīng)考察兩種以上不同原理的方法,高效液相色譜法至少應(yīng)包括一種梯度洗脫方法,并采用多肽粗品和強(qiáng)制降解試驗(yàn)等對(duì)方法的專屬性等進(jìn)行考察、對(duì)比,此外還應(yīng)注意研究多波長(zhǎng)檢測(cè)的結(jié)果并選擇合適的檢測(cè)波長(zhǎng)等
合成多肽因結(jié)構(gòu)特征不同于通常的小分子化學(xué)藥品,純度檢查有時(shí)難以從根本上有效控制產(chǎn)品安全性,需要進(jìn)行必要的生物學(xué)安全性檢查(如過(guò)敏試驗(yàn)、降壓物質(zhì)、升壓物質(zhì)、異常毒性等)以全面控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證安全性。此外,根據(jù)產(chǎn)品具體情況,對(duì)于長(zhǎng)肽,有時(shí)尚需進(jìn)行免疫原性或抗原活性等生物特性的研究。
含量測(cè)定
評(píng)價(jià)多肽質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,理化方法測(cè)定其含量時(shí)稱為“含量測(cè)定”,生物學(xué)方法或酶化學(xué)方法測(cè)定其效價(jià)時(shí)稱為“效價(jià)測(cè)定”。對(duì)于短肽,理化方法測(cè)得的含量可以反映其有效程度時(shí),首選簡(jiǎn)單、通用的含量測(cè)定方法;對(duì)于具有一定空間結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮其活性的多肽,需進(jìn)行生物學(xué)方法或酶化學(xué)方法測(cè)定藥物活性(效價(jià))的研究,包括含量與活性的關(guān)系、相應(yīng)的方法學(xué)驗(yàn)證等。
(2)制劑的質(zhì)量研究
合成多肽制劑的質(zhì)量研究基本思路和要求可參照《化學(xué)藥物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立的規(guī)范化過(guò)程指導(dǎo)原則》、《化學(xué)藥物制劑研究指導(dǎo)原則》等相關(guān)內(nèi)容,根據(jù)合成多肽的具體特點(diǎn),在原料藥質(zhì)量研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合劑型特點(diǎn)、處方工藝以及臨床使用特點(diǎn),重點(diǎn)研究所用輔料和制劑工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響、制劑輔料和制劑產(chǎn)生的降解產(chǎn)物對(duì)檢測(cè)方法的影響以及與劑型相關(guān)的質(zhì)量要素。研究項(xiàng)目一般亦應(yīng)包括性狀、鑒別、檢查(安全性、均一性、純度要求與有效性指標(biāo)等)、含量或效價(jià)測(cè)定等幾個(gè)方面。
2、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
原料藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括氨基酸組成、等電點(diǎn)、中長(zhǎng)肽的肽圖等。
合理可行的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能有效控制產(chǎn)品質(zhì)量以保證臨床用藥的安全性和有效性,并有效地控制藥品批間質(zhì)量的一致性。
《化學(xué)藥物雜質(zhì)研究技術(shù)指導(dǎo)原則》。
(五)穩(wěn)定性研究
合成多肽藥物穩(wěn)定性研究的基本原則應(yīng)遵循《化學(xué)藥物穩(wěn)定性研究的技術(shù)指導(dǎo)原則》的一般性要求。
與一般化學(xué)藥物相比,多肽藥物的穩(wěn)定性較差。
穩(wěn)定性研究應(yīng)根據(jù)多肽藥物穩(wěn)定性的特點(diǎn)合理選擇試驗(yàn)條件、考察項(xiàng)目。
加速試驗(yàn)和長(zhǎng)期留樣試驗(yàn)的試驗(yàn)條件應(yīng)依據(jù)藥物對(duì)溫度、濕度和光照等條件的敏感程度考察(影響因素試驗(yàn))基礎(chǔ)上選擇;考察項(xiàng)目除常規(guī)項(xiàng)目(例如原料藥的比旋度、有關(guān)物質(zhì)和含量等)外,根據(jù)具體情況,可能還需要考察其生物活性的變化。
與其他化學(xué)藥物不同,多肽藥物可能具有一定程度的表面活性,有與直接接觸藥品的包裝材料和容器發(fā)生吸附等相互作用的可能,從而引起制劑效價(jià)、生物活性下降。例如有些多肽分子能夠與玻璃表面的硅醇基發(fā)生相互作用。因此,在包裝材料的選擇方面需注意其與多肽藥物相互作用的研究,有些情況下可選擇特殊處理后的包裝容器,如表面經(jīng)硅烷化處理的容器等。
多肽藥物藥代動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)
生物半衰期短
蛋白多肽類藥物進(jìn)入體內(nèi)后可以被酶迅速代謝降解,半衰期通常很短,如血管緊張素II的半衰期<l min,胰島素在人體半衰期<9 min,組織纖溶酶原激活物為26~55min。
具有首關(guān)效應(yīng)
蛋白多肽類藥物直接口服給藥,在經(jīng)過(guò)胃腸道和肝臟時(shí)會(huì)被部分代謝,使得進(jìn)入體循環(huán)的藥量減少。如胰島素首次經(jīng)過(guò)肝臟有40% 一50%的藥量被清除。故早期蛋白多肽類藥物往往采用非口服給藥,如注射給藥、鼻腔給藥、眼部給藥等 但口服給藥是最方便的給藥方式,尤其適用于長(zhǎng)期用藥,所以,研制口服蛋白多肽類藥物逐漸成為發(fā)展的主要趨勢(shì)。
生物利用度低
由于蛋白多肽類藥物的生物半衰期短,加上胃腸道和肝臟的首關(guān)效應(yīng)等原因,其生物利用度通常較低。特別是口服給藥,因其分子量大,不易被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)吸收,使其生物利用度更低,一般只有10% 左右。
影響蛋白多肽類藥物藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的主要因素
結(jié)合蛋白的影響
蛋白多肽類藥物會(huì)和體內(nèi)某些特異性蛋白結(jié)合。這些特異性的蛋白往往會(huì)在細(xì)胞水平上調(diào)節(jié)蛋白多肽類藥物的效能,并可影響這類藥物的藥動(dòng)學(xué)行為,特別是可影響其體內(nèi)清除和體液分析。這些結(jié)合蛋白可以作為一種儲(chǔ)存庫(kù)使藥物的體內(nèi)存留時(shí)間延長(zhǎng),也可作為清除機(jī)制加速這類藥物的清除。
對(duì)給藥方案依賴性
給藥方案可影響蛋白類治療藥物的藥效動(dòng)力學(xué),特別是蛋白激素類,這些激素生理情況下的分泌具有生理節(jié)律性,外源性蛋白治療劑不同給藥速率和方式可產(chǎn)生不同的作用。
蛋白的免疫原性
象所有的蛋白那樣,蛋白類治療藥物亦具有免疫原性,從而可誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生抗體?贵w除可中和蛋白藥物的生物活性外,還可影響蛋白藥物的體內(nèi)分布、代謝和排泄。
內(nèi)源性干擾
一個(gè)主要的影響因素是不少蛋白類治療藥物就是機(jī)體中存在的物質(zhì),特別是蛋白激素,細(xì)胞因子等。這些內(nèi)源性成分對(duì)外源性蛋白的藥物動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生干擾,因而在闡明給予的外源性蛋白藥物的確切藥動(dòng)學(xué)時(shí),內(nèi)源性物質(zhì)的影響必須予以控制。
分析方法
生物檢定法
多肽類藥物的生物活性不僅取決于藥物的一級(jí)結(jié)構(gòu),而且與二、三級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。生物檢定法用于研究該類藥物的藥動(dòng)學(xué)的獨(dú)特性及檢定標(biāo)記藥物的生物活性,主要有在體分析和離體分析兩大類。
在體分析法分析多肽類藥物在整體動(dòng)物中引起的特異生物學(xué)反應(yīng);離體分析法通常用細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù),以細(xì)胞增殖、分化或細(xì)胞毒性為基礎(chǔ),以細(xì)胞數(shù)的增減為量效指標(biāo)。
免疫學(xué)方法
多肽類藥物是一種抗原或配體(或受體),有相應(yīng)的抗體或受體(或配體),用免疫學(xué)方法及受體配體結(jié)合法可定量測(cè)定其免疫活性或結(jié)合活性。
免疫學(xué)方法測(cè)定的是多肽的免疫活性而不是生物活性,不能同時(shí)測(cè)定代謝物,具有抗原決定簇的代謝片段可能增加結(jié)果誤差,也易受內(nèi)源性物質(zhì)干擾。
放射性同位素標(biāo)記法
放射性同位素標(biāo)記法是研究多肽類藥物的主要工具,分為外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法。蛋白質(zhì)中如含有酪氨酸或賴氨酸等適宜的氨基酸,可用外標(biāo)法(將標(biāo)記物如125I以化學(xué)方法偶聯(lián)至完整蛋白質(zhì)中),常用的有氯胺T法;外標(biāo)法不可行時(shí)可用內(nèi)標(biāo)法(將標(biāo)記3H,14C或35S等同位素的氨基酸加入生長(zhǎng)細(xì)胞或合成體系中,獲得含同位素的多肽分子)。內(nèi)標(biāo)法因操作復(fù)雜而少用。
同位素標(biāo)記示蹤法與其他分析手段的聯(lián)合檢測(cè)
同位素標(biāo)記示蹤法與其他手段聯(lián)合包括十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳法(SDS-PAGE)、三氯醋酸沉淀(TCA)、HPLC法。
色譜分析
肽譜圖分析是控制多肽藥物質(zhì)量的重要手段。肽譜圖對(duì)每一種多肽藥物都是特征的、專一的,因此可鑒別多肽,預(yù)測(cè)其一級(jí)結(jié)構(gòu)特征。
肽譜分析根據(jù)多肽Mr大小和氨基酸的組成特點(diǎn),將蛋白水解酶作用于特殊的肽鏈位點(diǎn),將多肽裂解成較小片段,通過(guò)相應(yīng)分離檢測(cè)手段得到特征性指紋圖譜。用于色譜分析的有HPLC、高效毛細(xì)管電泳法(HPCE)、凝膠電泳法等。
核磁共振法
核磁共振法(nuclear magnetic resonance, NMR)主要用于核定多肽的微觀理化性質(zhì),還可提供三維結(jié)構(gòu)信息,NMR譜檢測(cè)的某些指標(biāo)可以反映多肽的生物功能特別是酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。