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多肽类药物研究及应用进展 内容摘要：多肽是一类在氨基酸构成及其连接方式上与蛋白质相同,但在某些性质方面又有别于蛋白质的物 质,如其空间结构较简单、免疫原性较低或无免疫原性、生理活性强等。但多肽类物质自身固有的特点，如口服利用率较低、酶 降解性高以及半衰期极短等，使其作为药物开发应用受到诸多的局限。而导致多肽类药物不稳定的一个重要原因就是多肽特殊的分子结构。 本文重点从分子结构改造方面对多肽类药物的研究进展做一综述。 关键词：多肽药物 结构改造 化学修饰 基因工程 环肽 多肽作为药物，具有生理活性强、免疫原性低、疗效高等诸多优点，随着生物技术的不断发展，其在人类疾病治疗中的地位也日趋重要，目前已成为国际药学界研究的热点之一。但多肽类物质自身固有的特点，如口服利用率较低、酶降解性高以及半衰期极短等，使其作为药物开发应用受到诸多的局限。而导致多肽类药物不稳定的一个重要原因就是多肽特殊的分子结构，其中多肽主链氨基酸的降解和侧链氨基酸残基的结构变化是多肽结构不稳定的主要原因，因此从多肽类药物本身的分子结构进行改造，是改变其理化性质和药代动力学性质的根本。本文拟重点从分子结构改造方面对多肽类药物的研究进展做一综述。 1 化学修饰 化学修饰不仅是多肽类药物定向改造、提高稳定性的有力工具，也是研究多肽结构与功能的一种重要手段。对多肽的主链基团和侧链基团都可以进行化学修饰。主链基团修饰包括氨基酸肽链的延长、切除及氨基酸定位突变等；侧链基团修饰主要集中于氨基、巯基和羧基上。修饰剂主要有葡聚糖、多聚唾液酸、聚乙二醇、四硝基乙烷等。根据修饰剂与 多肽之间反应的性质，修饰反应可分为糖基化反应、酯化反应、酰化反应、取代反应、磷酸化反应、烷基化反应、氧化还原反应等。由于烷基化反应和氧化还原反应对多肽的活性影响较大，实际应用较少，而磷酸化反应对多肽稳定性的影响意义不大。现主要对前 4 种修饰反应进行重点介绍。 1.1 糖基化反应 糖基化是指多肽的氨基和单糖还原端的羰基在温和的条件下经过一系列变化成为较稳定的糖肽的过程，是一种较为理想的稳定多肽类药物的方式，糖链的存在及其结构的可变性、复杂性和多样性直接影响着糖肽在组织中的降解和在体内的寿命[1]，也使得糖肽成为药学研究的新热点。脑内的亮氨酸脑啡肽可特异性地与阿片受体结合，在机体内起着调控痛觉感受并调节心血管与胃肠功能的作用，但半衰期短。 1.2 酯化反应 酯化是指多肽的羧基和醇羟基形成较稳定的酯类化合物的反应。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）是常用的酯化反应试剂，是一种线性、亲水、灵活而不带电的高分子聚合物。通常选择相对分子质量大于 10 000 的 PEG 在温和的条件下对多肽进行修饰，选择合适的修饰类型、修饰程度以及修饰位点有利于改善多肽类药物的活性并提高其稳定性。目前已有不少经 PEG 修饰的多肽类药物如PEG-IL-2[2]、PEG-水蛭素[3]等已进入临床试验阶段。 1.3 酰化反应 酰化是指在多肽分子上导入酰基使之成为酰化肽的过程。酰化试剂多为氨甲酸、乙酸酐、酰氯等物质，经酰化反应修饰的多肽稳定性通常都有较大提高。在痛敏肽（nociceptin）的 N 端用氨甲酸修饰后，其活性和稳定性均有明显提高。把系列磷酸酯连接在与抗凝血肽相结合的白蛋白上，经耳缘静脉注射于家兔体内，结果显示抗凝血肽的半衰期延长了近 50 倍，但实验也表明，酰化肽常存在生物利用度不高等问题而影响其在多肽类药物中的推广使用。 1.4 取代反应 天然多肽由 L-氨基酸组成，稳定性较差。据此可以选择结构类似而对酶不敏感的氨基酸如 D-氨基酸、羟基氨基酸、甲基化氨基酸、杂环氨基酸或烷基等取代相应的 L-氨基酸，通常既能减少对活性中心的影响，又能有效提高多肽类药物的稳定性。比较 D-型与 L-型的 α 螺旋抗菌肽 Ⅴ，发现二者抗菌活性一致，但 D-型对胰蛋白酶不敏感，稳定性较好。在研究黑皮质激素受体拮抗剂中的一段序列 Ac-His-D-Phe-Arg-Trp 时，发现以氮杂环氨基酸取代 C 端 Trp 能有效抑制酶的降解，提高代谢稳定性[4]。而 在合成一种拮抗猫免疫缺陷病毒的八肽 Ac-Trp-Gln-Asp-Trp-Val-Gly-Trp-Ile 时，发现肽中 Trp-rich基序用适当长度的简单烷基替换后，其抑制活性和稳定性都有较大的提高。 2 延长肽链 延长肽链也称分子末端修饰。稳定小分子线性肽链结构的驱动力主要来自主链与主链间及侧链与侧链间的静电作用，所以在一定肽链范围内从 N 端或 C 端延长肽链，可加强静电作用进而提高多肽的稳定性。例如，在酵母蛋白酶传染性因子（Sup-35）中的七肽片段 Gly-Asn-Asn-Gln-Gln-Asn-Tyr 的 N 端，逐级连接二肽或三肽