核酸类药物总结

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第十二章 核酸类药物,“珍奥核酸”的争论,1998年4月，大连珍奥核酸科技发展有限公司在大连开发区建成一期工程。,珍奥核酸说明书摘录,增强基因自我修复能力，显著改善脑机能，促进新陈代谢及细胞分裂，提高免疫力，美容养颜润肤。核酸具有抗病毒，抑肿瘤，抗衰老，健脑益智的功效。在临床实验中，令医学界十分惊奇的是：在,糖尿病及并发症，肝脏疾病，高脂血症，脑血栓后遗症,等心脑血管疾病，,老年痴呆症，肢体震颤麻痹（帕金森氏病），关节炎，白细胞减少症，神经系统疾病，肝肾受损,等诸多方面，核酸都显现出独特的保健功效。,在广告中加入38位因研究核酸而获得诺贝尔奖的科学家的材料,“珍奥核酸” 成为大连的重点推荐产品。,在两年的时间里，“,珍奥核酸”获得：,“全国第十二届发明展览金奖”,中国保健科技协会“向消费者推荐产品”,卫生部“,2000,年中老年保健国际学术论坛暨中国保健品国际博览会金奖”,辽宁省政府“医药行业科技进步一等奖”,方舟子：“核酸营养是个商业大骗局”,中国“人类基因组计划”项目负责人杨焕明：“所谓核酸食品在营养价值上和米粉没有太大的差别”,加州理工学院院长戴维巴尔的摩（1975年诺贝尔医学奖）：“据我所知，没有证据表明核酸是一种营养物或有益健康。在我看来它不可能有任何益处。”,如何分清核酸、核酸药物、珍奥核酸三者之间的区别？,第十四章 核酸类药物,第一节,核酸类药物概述,第二节,天然核酸类物质的制取,第三节,核酸类结构改造药物的制备,第十四章 核酸类药物,第一节 核酸类药物概述,1.,核酸类药物概述,2.,核酸类药物分类,第二节 天然核酸类物质的制取,第三节 核酸类结构改造药物的制备,返回目录,第十四章 核酸类药物,第一节 核酸类药物概述,第二节 天然核酸类物质的制取,与DNA的提取与制备,（一）,RNA的提取与制备,（二）,DNA的提取与制备,（一）,酶解法,（二）,发酵法生产核苷酸,（三）,半合成法制备核苷酸,3.,核苷的制备,（一）,RNA化学水解法制备核苷,（二）,发酵法生产核苷,第三节 核酸类结构改造药物的制备,返回目录,第十四章 核酸类药物,第一节 核酸类药物概述,第二节 天然核酸类物质的制取,第三节 核酸类结构改造药物的制备,1.,叠氮胸苷（AZT）,2.,阿糖腺苷,3.,三氮唑核苷,4.,阿糖胞苷,5.,聚肌胞苷酸 (PolyI:C）,6.,胞二磷胆碱,返回目录,核酸类药物概述,在1869年，F. Mischer从细胞核中分离得到一种酸性物质，即现在被称为,核酸,的物质。,1939年，E. Knapp等第一次用实验方法证实核酸是生命遗传的基础物质。,核酸不仅携带有各种生物所特有的,遗传信息,而且影响生物的蛋白质合成和脂肪、糖类的代谢。,核酸类药物概述,胰核酸酶,胰、肠核苷酸酶,核苷酶,核酸类药物概述,核酸类药物则正是在,恢复它们的正常代谢,或,干扰某些异常代谢,中发挥作用的。,高尿酸血症：尿酸盐结晶沉积于关节、软组织、软骨及肾，导致关节炎、尿路结石和肾脏疾病。,治疗：别嘌呤醇,核酸类药物概述,核苷及其衍生物,干扰病毒DNA的合成，治疗病毒疾病。,腺苷、肌苷、尿苷、核苷酸、脱氧核苷酸、双丁酰环腺苷酸、胞二磷胆碱、核苷三磷酸等核酸组分及衍生物，是天然的代谢激活剂，有助于改善机体的物质代谢和能量代谢，加速受损组织的修复。临床广泛用于放射病、血小板减少、急慢性肝炎、血细胞减少、心血管疾病等。,辅酶A是调节糖、脂肪及蛋白质代谢的重要因子，用于治疗动脉硬化、脂肪肝、各种肝炎等。,返回目录,嘌呤核苷酸,GMP,AMP,嘧啶核苷酸的结构,返回目录,核酸类药物分类,1、具有天然结构的核酸类物质,如：ATP、GTP、CTP、UTP、IMP、辅酶A、辅酶,。,这类药物有助于改善,物质代谢,和,能量平衡,，,修复受损组织,，,促使缺氧组织恢复正常生理机能,。,临床上广泛用于放射病、血小板减少症、白细胞减少症、急慢性肝炎、心血管疾病和肌肉萎缩等的治疗。,这些药物多数是生物体自身能够合成的物质，在具有一定临床功能的前提下，毒副作用小，它们的生产基本上都可以经微生物发酵或从生物资源中提取。,ATP：用于心肌炎、心肌梗死、心力衰竭、及动脉或冠状动脉硬化、肝炎等的治疗或辅助治疗。,肌苷：用于急慢性肝炎、肝硬化、白细胞减少、血小板减少等。,核酸类药物分类,二、,自然结构核酸类物质的类似物和聚合物,它们是当今人类治疗病毒、肿瘤、艾滋病的重要药物，也是产生干扰素、免疫抑制的临床药物。,主要有叠氮胸苷、阿糖腺苷、阿糖胞苷、聚肌胞等。,它们大部分通过由自然结构的核酸类物质进行,半合成,为结构改造物，或者采用,化学一酶合成法,。,珍奥核酸究竟是什么？,是从动植物组织中提取的核酸类物质，并不一定含有上述核酸类药物。因而,珍奥核酸,是一种保健品，服用珍奥核酸起不到上述治疗作用，保健品也不应作为药物使用。,返回目录,（一）RNA的提取与制备,在工业上主要由RNA生产5-核苷酸。RNA经桔青酶作用可得鲜厚味强的5-呈味核苷酸；在医药上，可治肝炎、心脏病、关节炎、抗癌和抗病毒；RNA还可应用于洗涤剂、乳化剂、奶液和雪花膏等，在日用化妆品中，有润肤养颜的效果；在农业生产中，RNA的使用可使农作物早熟和增产,。,（一）RNA的提取与制备,1. RNA的工业来源,从微生物中提取RNA，是工业上最实际和有效的方法，一些最常见的菌体含有丰富的核酸资源。,通常在细菌中RNA占5-25，在酵母中占15，在霉菌中占0.7%28%, 面包酵母含。,2. 高RNA含量酵母菌体的筛选,酵母菌体收率高，易于提取RNA 。,可以,从自然界筛选,并可用,诱变育种,的方法提高酵母的RNA含量。,（一）RNA的提取与制备,发酵法生产高含量RNA酵母及其RNA提取工艺流程见图12-8。,（一）RNA的提取与制备,3用工业废水培养高含量RNA酵母,使用工业废水培养高含量RNA酵母,减少环境污染，降低粮食消耗,，如,味精生产废水,中的成份基本上可供酵母生长。,（一）RNA的提取与制备,提取实例,返回目录,（二）DNA的提取与制备,DNA，可以促进细胞的活化，调节新陈代谢，延缓机体衰老，维护正常免疫功能有积极的作用。,1工业用DNA的提取,从冷冻,鱼精,中提取。,鱼精中主要含有,核蛋白,、酶类以及多种微量元素。核蛋白的主要成分是脱氧核糖核酸(DNA)和碱性蛋白质(鱼精蛋白)，其中DNA 占大约23。,纤维状DNA沉淀,（二）DNA的提取与制备,2具有生物活性DNA的制备,可从,动物内脏,（肝、脾、胸腺）中提取制备，操作条件03。,动物内脏加4倍量生理盐水经组织捣碎机捣碎1分钟，匀浆于2500rpm离心30分钟，沉淀用同样体积的生理盐水洗涤3次，每次洗涤后离心，将沉淀悬浮于20倍量的冷生理盐水中，再捣碎3分钟，加入2倍量5十二烷基磺酸钠，并搅拌23小时，在0 2500rpm离心，在上层液中加入等体积的冷乙醇，离心即可得纤维状DNA，再用冷乙醇和丙酮洗涤，减压低温干燥得粗品DNA。,返回目录,（一）酶解法,1.,酶解法制备脱氧核苷酸,，,参见吴梧桐主编，p330,（一）酶解法,2. 酶解法制备戊糖核苷酸，,参见吴梧桐主编，p331,（一）酶解法,3双酶法生产肌苷酸和鸟苷酸（I+G）。,呈味核苷酸的主要品种是肌苷酸钠和鸟苷酸钠，商品名称为（I+G），用核酸酶P1降解RNA可获得GMP和AMP，其中AMP经脱氨生成IMP。,双酶法生产肌苷酸和鸟苷酸的工艺流程,参见吴梧桐主编，p330,（一）酶解法,4菌体自溶法生产核苷酸,磷酸二酯酶,在合适的条件下降解细胞内的RNA可产生5-核苷酸。在国内用,谷氨酸产生菌体,自溶法生产5 -核苷酸。工艺流程如下：,（一）酶解法,5碱水解法生产2 、3 -混合核苷酸。,用,酶法,降解RNA得到的是5-核苷酸，可用于生产呈味核苷酸。,2、3 -混合核苷酸在医药上有它的特殊用途。对血小板减少，白血球减少症和癌症化疗后升白血球均有较好疗效。,用,碱水解,RNA 可产生2、3 -混合核苷酸。实际上，是由于稀碱水解过程中，先形成一个中间环状物2、3 环状核苷酸，它很不稳定，进一步水解生成2，3 核苷酸。,返回目录,（二）发酵法生产核苷酸,IMP生成总反应过程,SAMP合成酶 IMP脱氢酶,SAMP裂解酶 GMP合成酶,AMP和GMP的生成,SAMP,（二）发酵法生产核苷酸,（二）发酵法生产核苷酸,1发酵法生产肌苷酸（IMP）,肌苷酸钠是一种,高效增鲜剂,，在谷氨酸钠中添加2%，鲜度可以增加3倍。因此在味精中添加肌苷酸钠后成为第二代特鲜味精。,(1)产氨短杆菌嘌呤核苷酸生物合成途径，代谢调控和肌苷酸发酵机制。,（参见吴梧桐主编，p333）,（二）发酵法生产核苷酸,（二）发酵法生产核苷酸,对5 -IMP的生物合成来说，关键的酶是PRPP转酰胺酶，利用,产氨短杆菌,直接发酵法生产肌苷酸的关键：,使用,腺嘌呤缺陷型,菌株。,提供,亚适量腺嘌呤,从而解除了对PRPP转酰胺酶的活性影响。,选育,Mn,2+,不敏感性,变异株,菌本身的5 -核苷酸,降解酶,活力低,（二）发酵法生产核苷酸,2.发酵法生产黄苷酸（XMP）及酶法转化成鸟苷酸（GMP）。,鸟苷酸钠,是比肌苷酸钠更强的增鲜剂，它还是三氮唑核苷和无环鸟嘌呤的原料，因此在食品工业和制药行业中需求量很大。,然而直接发酵生产GMP产量很低，没有生产价值。,（二）发酵法生产核苷酸,黄苷酸,（XMP）是鸟苷酸（GMP）的前体产物，可以通过累积黄苷酸（XMP），之后再用酶转化法生产GMP。,菌种A,：丧失GMP合成酶的鸟嘌呤缺陷型和腺嘌呤缺陷型。,菌种B,：5-核苷酸分解力微弱，GMP合成酶活性强.,控制A、B菌接种比例，混合培养，大量产生XMP并高效转化成GMP。,返回目录,（三）半合成法制备核苷酸,由于,发酵法,生产核苷的,产率很高,，因此可由发酵法生产核苷后经提取，精制再经磷酸化制取核苷酸。,方法,：将核苷悬浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化。从核苷生成5-核苷酸收率可达90%。,返回目录,核苷的制备,核苷,是多种核苷类药物的原料，这些药物通常是生物自身能够合成的组成遗传物质的结构类似物，目前已用于临床的此类药物有几十种,另外，核苷的,发酵法,生产水平大大高于同类结构核苷酸的发酵水平，因此肌苷酸钠，鸟苷酸钠可分别由肌苷和鸟苷经,化学磷酸化,方法合成，ATP由,腺苷酯法,合成。,返回目录,（一）RNA化学水解法制备核苷,RNA,以甲酰胺化学水解，树脂分离、结晶，可制,得,4,种核苷。,返回目录,（二）发酵法生产核苷,发酵法生产核苷是近代发酵工程领域中的杰出成果，产率高，周期短，控制容易，产量大。,菌种,：枯草芽孢杆菌或短小芽孢杆菌变异株，嘌呤核苷分解活性低，而嘌呤核苷酸酶活性高。,枯草杆菌,的嘌呤核苷酸合成途径。(,参见吴梧桐主编，p337,),ADP,AMP,GMP,GTP,GDP,SAMP,IMP,XMP,AMP,脱氨酶,IMP脱氢酶,GMP还原酶,SAMP合成酶,PRPP,AICAR,SAICAR,PRPP,ATP,SAMP,裂解酶,GMP合成酶,（二）发酵法生产核苷,在右边的合成途径中，嘌呤核苷酸生物合成的第一个酶,PRPP转酰胺酶,受AMP、ADP、以及腺嘌呤衍生物的强烈抑制而受鸟嘌呤衍生物的抑制很弱。,IMP脱氢酶,受最终产物GMP及鸟嘌呤衍生物反馈抑制，,SAMP合成酶,受AMP反馈抑制的。,枯草杆菌的,腺嘌呤,缺陷型，当培养基中提供,限量腺嘌呤,时就累积肌苷。,而枯草杆菌的,腺嘌呤、,黄嘌呤缺陷型，当培养基中提供,限量鸟嘌呤,时就累积腺苷。,枯草杆菌的嘌呤核苷酸合成途径,PRPP转酰胺酶,1发酵法生产肌苷（I或Iou）,肌苷生产菌（,AJ11102,）遗传性状：,腺嘌呤缺陷型（A,-,）；,GMP还原酶缺失（GMPred,-,）；,磺胺脒抗性（SGr）；,精氨酸缺陷型（Arg,-,）。,选育出从遗传上解除正常代谢控制的理想菌株。肌苷产率达20g/L.,1发酵法生产肌苷（I或Iou）,工艺要点：,保证培养基有,充足N源,。,短小芽孢杆菌受,PO,4,3-,的抑制。,Mg,2+,、,Ca,2+,对肌苷生产有促进作用。,提供的生长因子腺嘌呤或酵母粉必须,亚适量,。,发酵条件，3034，高溶氧，低分压。,2发酵法生产鸟苷和黄苷（G，X）,鸟苷生产菌性状,：以肌苷产生菌为出发菌株，再增加德夸菌素抗性，,解除GMP对酶,PRPP转酰胺酶,、,IMP脱氢酶,、,GMP合成酶,的反馈抑制,黄苷生产菌性状与鸟苷产生菌株相类似，关键是要,缺失GMP合成酶,。选育鸟嘌呤和腺嘌呤双重缺陷型（G,-,和A,-,），培养基中限量供给腺嘌呤、鸟嘌呤。,3发酵法生产腺苷（A或Ado）,腺苷产生菌遗传性状：,腺嘌呤回复（A,+,）；,黄嘌呤缺陷（Xn,-,）；,AMP脱氨酶缺失；,GMP还原酶(GMPred,-,) 缺失；,抗8杂氮黄嘌呤（8AXr）,注意防止黄嘌呤缺陷型标记的回复，保存期间斜面的反复移植是黄嘌呤回复，腺苷产量下降的主要原因。,3发酵法生产腺苷（A或Ado）,小结：,以,产氨短杆菌,为出发株，用,发酵法,直接产生AMP或GMP是很困难的。因为其生物合成途径经IMP然后分成两条直链途径，最终合成AMP和GMP。,而使用,枯草杆菌,为出发株，其合成途径经IMP分成两条环形途径，只要阻塞某一代谢途径，就能产生另一途径相应累积产物。,返回目录,（一）叠氮胸苷（AZT）,商品名,：Refrovir,，,中文商品名齐多夫定。是第一种被美国FDA批准用于,临床的治疗艾滋病,的新药。,药理作用,：在体内经磷酸化后生成叠氮胸苷酸，取代了正常的胸嘧啶核苷酸（TMP）参与病毒DNA合成，而含AZT成分的DNA不能继续复制，从而阻止病毒增殖。,（三）三氮唑核苷,三氮唑核苷,又名利巴韦林（ribavirin）,商品名病毒唑，为,广谱抗病毒药物,。,经X光衍射解析，它的立体结构与腺苷、鸟苷非常类似，在体内被磷酸化成三氮唑核苷酸，抑制肌苷酸脱氢酶，阻断鸟苷酸的生物合成，从而抑制病毒DNA合成。,（三）三氮唑核苷,三氮唑核苷,的另一特点是,对病毒作用点多,，不易使病毒产生抗药性。适用于流感、副流感、腺病毒肺炎、口腔和眼疱疹、小儿呼吸系统等疾病的治疗。特别在临床上经艾滋病患者试用，能明显的改善患者症状，而且不良反应比,AZT,小，药物价格与,AZT,相差,50,倍,.,（三）三氮唑核苷,酶合成法,以各种核苷为底物，在嘌呤核苷磷酸化酶（Pynpase）催化下水解生成核糖-1-磷酸，再与TCA反应、直接生成三氮唑核苷,（三）三氮唑核苷,在两步反应中用同一种嘌呤核苷磷酸化酶，由于降解产物次黄嘌呤对酶比TCA具有更大的亲和性，致使次黄嘌呤再与核糖-1-磷酸缩合，可逆反应促使总收率仅20%左右，这是采用菌种所产生的酶的局限性。为解决这一问题，设计了2种直接生产的方法。,（三）三氮唑核苷,1采用前段与后段由两个不同的酶催化，即前段使用,嘧啶核苷磷酸化酶,（upase），后段使用,嘌呤核苷磷酸化酶,（Pynpase），而且已经筛选到一株同时产生这两种酶的菌株，即产气肠杆菌。,以尿苷或胞苷为底物时，使用产气肠杆菌，菌株经24h培养，经收集菌体后在60反应96h，可获得较高产率的三氮唑核苷。,（三）三氮唑核苷,2,前段及后段反应均利用嘌呤核苷磷酸化酶，但注意到使用的底物含有溶解度很小的嘌呤碱基的核苷或者生成的降解产物在后阶段反应时它对酶的亲和力要,比,TCA,低得多。如使用鸟苷、肌苷、黄苷为底物。最优秀菌株是乙酰短杆菌,AJ1442,。,返回目录,（六）胞二磷胆碱,1954,年,Kennedy,博士等人发现了,胞二磷胆碱,1957,年,Rossiter,研究发现，胞二磷胆碱与磷脂代谢十分密切，是卵磷脂生物合成的重要辅酶,1963,年日本武田公司首次开发，用于治疗意识障碍获得成功，商品名,Nicholin,，,译名,尼可林,。,（六）胞二磷胆碱,胞二磷胆碱的化学名称为胞嘧啶核苷,-,二磷酸胆碱，有氢型和钠型两种。结构式见下图：,（六）胞二磷胆碱生产工艺,（一）酶合成法,胞二磷胆碱,由微生物菌体（如啤酒酵母）所提供的酶系催化胞苷酸和磷酸胆碱而合成,反应体系,为：磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液（）200mol/ml，CMP 20mol/ml，磷酰胆碱 30 mol/ml ，葡萄糖 100mol/ml，MgSO47H,2,O 20mol/ml，酵母泥 550mg/ml。于28保温20h，可得胞二磷胆碱，对胞苷酸的收率为80%。,（六）胞二磷胆碱生产工艺,（二）黏性红酵母发酵法,国外发现一株,粘性红酵母,可高产胞二磷胆碱。,产生胞二磷胆碱的反应体系,（g/L）：葡萄糖140；MgSO,4,7H,2,O 6；5-CMPNa,2,20；磷酸胆碱 20；红酵母菌体（析干）50；反应体系中保持磷酸缓冲液、，于30反应28h，产胞二磷胆碱，对5-CMP收率92.5%。,返回目录,