04蛋白质工程制药.pptx

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1、2021/9/13104 04 蛋白质工程制药蛋白质工程制药S1 S1 蛋白质工程制药概述蛋白质工程制药概述S2 S2 蛋白质工程的基本技术蛋白质工程的基本技术S3 S3 蛋白质工程制药实例蛋白质工程制药实例2021/9/132S1 S1 蛋白质工程制药概述蛋白质工程制药概述n从基因工程药物到蛋白质工程药物从基因工程药物到蛋白质工程药物n蛋白质工程的诞生、概念蛋白质工程的诞生、概念n蛋白质工程的基本过程蛋白质工程的基本过程n蛋白质分子设计蛋白质分子设计2021/9/133基因工程药物基因工程药物蛋白质工程药物蛋白质工程药物n19821982年第一个基因工程药物：重组人胰岛素年第一个基因工程药物

2、：重组人胰岛素n 重组蛋白存在问题：重组蛋白存在问题：1 1、稳定性差：体内半衰期短、稳定性差：体内半衰期短2 2、药理活性不够强：使用剂量偏大、药理活性不够强：使用剂量偏大3 3、毒副作用大、毒副作用大4 4、生产工艺复杂、生产工艺复杂蛋白质工程药物蛋白质工程药物2021/9/134蛋白质工程的诞生蛋白质工程的诞生n1970S1970S末，末，SmithSmith等人建立了等人建立了寡核苷酸点突变寡核苷酸点突变改变改变DNADNA序列的方法序列的方法n19821982年，一些实验室用此技术来改造蛋白质年，一些实验室用此技术来改造蛋白质分子，研究蛋白质的功能分子，研究蛋白质的功能n198319

3、83年，年，UlmerUlmer发表了题为发表了题为“Protein Protein EngineeringEngineering”的专论的专论n目前已应用于医药领域，并有多种产品上市目前已应用于医药领域，并有多种产品上市2021/9/135已上市的蛋白质工程药物已上市的蛋白质工程药物1 1、体内半衰期短、体内半衰期短2 2、药理活性不够强、药理活性不够强3 3、毒副作用大、毒副作用大4 4、生产工艺复杂、生产工艺复杂2021/9/136已上市的蛋白质工程药物已上市的蛋白质工程药物1 1、体内半衰期短、体内半衰期短2 2、药理活性不够强、药理活性不够强3 3、毒副作用大、毒副作用大4 4、生产

4、工艺复杂、生产工艺复杂2021/9/137已上市的蛋白质工程药物已上市的蛋白质工程药物1 1、体内半衰期短、体内半衰期短2 2、药理活性不够强、药理活性不够强3 3、毒副作用大、毒副作用大4 4、生产工艺复杂、生产工艺复杂2021/9/138蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念n蛋白质工程蛋白质工程（Protein EngineeringProtein Engineering）(第二代基因工程第二代基因工程)是以是以蛋白质结构功能关系的知识蛋白质结构功能关系的知识为基础，为基础，通过周密的通过周密的分子设计分子设计以及以及DNADNA重组技术重组技术，把天然的蛋白质改造成合乎人类需要的把天然的蛋白

5、质改造成合乎人类需要的新的新的突变蛋白质突变蛋白质(mutein)(mutein)的一项技术。的一项技术。2021/9/139蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念n内涵：内涵：1 1、从、从DNADNA水平改变基因，改造蛋白质水平改变基因，改造蛋白质2 2、一个或多个氨基酸残基、一个或多个氨基酸残基 结构域结构域 全新蛋白质全新蛋白质3 3、有目的地改造，获得期望功能、有目的地改造，获得期望功能 强调分子设计强调分子设计4 4、结合、结合DNADNA重组技术重组技术从不同尺度改造从不同尺度改造2021/9/1310蛋白质工程的基本过程蛋白质工程的基本过程2021/9/1311蛋白质工程的基本过程蛋

6、白质工程的基本过程1 1、分离纯化所需改造的目的蛋白、分离纯化所需改造的目的蛋白2 2、对蛋白进行氨基酸序列测定、对蛋白进行氨基酸序列测定、X X射线晶体衍射射线晶体衍射分析、核磁共振分析等分析、核磁共振分析等结构和功能信息结构和功能信息3 3、根据结构和功能信息、生物信息学信息，运、根据结构和功能信息、生物信息学信息，运用蛋白质分子预测技术提出蛋白质设计方案用蛋白质分子预测技术提出蛋白质设计方案4 4、分离克隆该蛋白编码基因，并进行突变改造、分离克隆该蛋白编码基因，并进行突变改造5 5、插入适当的载体表达、插入适当的载体表达6 6、分离纯化表达产物，检测其生物学功能、分离纯化表达产物，检测其

7、生物学功能实验实验设计设计实验实验2021/9/1312蛋白质分子设计蛋白质分子设计n三个基本条件三个基本条件n蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类n蛋白质从头设计蛋白质从头设计n蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1313蛋白质分子设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计的三个基本条件：蛋白质分子设计的三个基本条件：1 1、蛋白质分子的基本知识：理化性质、结构与、蛋白质分子的基本知识：理化性质、结构与功能、构象规律功能、构象规律2 2、对具体改造的蛋白质分子必须有一个系统、对具体改造的蛋白质分子必须有一个系统、全面和深入的了解全面和深入的了解3 3、分子设计的基本工具：高性能的计算

8、机硬件、分子设计的基本工具：高性能的计算机硬件、功能齐全的计算机软件功能齐全的计算机软件只有在此基础上，才能应用蛋白质分子预测只有在此基础上，才能应用蛋白质分子预测技术，提出合理的设计方案技术，提出合理的设计方案三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1314蛋白质分子设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计的分类蛋白质分子设计的分类1 1、小范围改造：、小范围改造：对已知结构的蛋白质进行对已知结构的蛋白质进行少数几个残基的替换、部分片段的缺失，少数几个残基的替换、部分片段的缺失，改善蛋白质的性质和功

9、能。改善蛋白质的性质和功能。2 2、较大程度的改造：、较大程度的改造：根据需求对来源于不根据需求对来源于不同蛋白质的结构域进行拼接组装，或在蛋同蛋白质的结构域进行拼接组装，或在蛋白质分子中进行大范围肽链替换、结构域白质分子中进行大范围肽链替换、结构域替换，获得多功能复合体。替换，获得多功能复合体。3 3、蛋白质从头设计、蛋白质从头设计 （de novode novo protein design protein design）三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1315n概念：概念：从蛋白

10、质分子一级结构出发，设计从蛋白质分子一级结构出发，设计制造自然界中不存在的制造自然界中不存在的全新蛋白全新蛋白，使之具，使之具有特定的空间结构和预期的生物功能。有特定的空间结构和预期的生物功能。1 1、需要扎实的理论基础、需要扎实的理论基础2 2、在在分子设计分子设计与与试验验证试验验证之间交互进行之间交互进行蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1316nPDAPDA循环循环（P Protein rotein D Design esi

11、gn A Automationutomation）1 1、设计设计模拟模拟实验实验分析分析2 2、不断循环：一步步的修正最终获得成功、不断循环：一步步的修正最终获得成功蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计计算机模拟计算机模拟基因构建基因构建突变蛋白质产物突变蛋白质产物功能分析功能分析三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1317n蛋白质从头合成的范例蛋白质从头合成的范例 凋亡诱导肽：凋亡诱导肽：C CNGRNGRC-GGC-GGn n-（KLAKLAKKLAKLAK）2

12、2KLAKLAKKLAKLAK：可形成典型的两亲可形成典型的两亲-螺螺旋结构，进入细胞后，可破坏线粒旋结构，进入细胞后，可破坏线粒体膜引起细胞凋亡体膜引起细胞凋亡NGRNGR：与新生血管的内皮细胞特异结与新生血管的内皮细胞特异结合，起到靶向弹头的作用合，起到靶向弹头的作用蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1318 利用利用NGRNGR为弹头，将为弹头，将KLALAKKLALAK肽特异地导向肿瘤部位肽特异地导向肿瘤部位的新血管内皮细胞

13、，通过抑制新血管的生成，从而的新血管内皮细胞，通过抑制新血管的生成，从而抑制肿瘤的形成，且对其他细胞没有明显的毒性。抑制肿瘤的形成，且对其他细胞没有明显的毒性。300300 mol/L mol/L 3 3 mol/Lmol/Ln蛋白质从头合成的范例蛋白质从头合成的范例 凋亡诱导肽：凋亡诱导肽：C CNGRNGRC-GGn-C-GGn-（KLAKLAKKLAKLAK）2 2蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1319n蛋白质从头合成的范

14、例蛋白质从头合成的范例 凋亡诱导肽：凋亡诱导肽：C CNGRNGRC-GGn-C-GGn-（KLAKLAKKLAKLAK）2 2蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计考虑的其他因素考虑的其他因素1 1、Gly-GlyGly-Gly接头：接头：防止两功能部位的立体结构相互影响。防止两功能部位的立体结构相互影响。2 2、L-L-型氨基酸（型氨基酸（D-D-型）：型）：防止蛋白酶的降解防止蛋白酶的降解三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1320n蛋白质从头合成的范例蛋白质从头合

15、成的范例 凋亡诱导肽：凋亡诱导肽：C CNGRNGRC-GGn-C-GGn-（KLAKLAKKLAKLAK）2 2蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计蛋白质分子设计实验结果实验结果1 1、特异地被激活的新生血管内皮细胞内吞，引起凋亡、特异地被激活的新生血管内皮细胞内吞，引起凋亡2 2、在小鼠肿瘤模型中，可抑制肿瘤的生长，明显延长、在小鼠肿瘤模型中，可抑制肿瘤的生长，明显延长治疗组小鼠的存活时间治疗组小鼠的存活时间3 3、对健康小鼠超剂量使用时，没有毒副作用的产生、对健康小鼠超剂量使用时，没有毒副作用的产生三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质

16、从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/13211 1、顺式思维理性化设计、顺式思维理性化设计 合理化设计合理化设计2 2、基于各种功能筛选平台的非理、基于各种功能筛选平台的非理性逆向改造策略性逆向改造策略 非理性的体外进化非理性的体外进化3 3、两种策略的结合、两种策略的结合蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/13221 1、顺式思维理性化设计顺式思维理性化设计 合理化设计合理化设计基于现有知识信息：蛋

17、白质的结构与功能；基于现有知识信息：蛋白质的结构与功能；因此，受到已有认识水平的制约。因此，受到已有认识水平的制约。蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/13232 2、基于各种功能筛选平台的非理性逆向改造基于各种功能筛选平台的非理性逆向改造策略策略非理性的体外进化非理性的体外进化1 1）构建包含众多突变蛋白的文库：）构建包含众多突变蛋白的文库：随机突变、随机突变、DNADNA改改组等组等2 2）

18、筛选文库：）筛选文库：从功能入手进行筛选所需要的蛋白从功能入手进行筛选所需要的蛋白3 3）进行蛋白质基本结构、序列信息的分析）进行蛋白质基本结构、序列信息的分析蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/13243 3、两种策略的结合、两种策略的结合非理性的体外进化：非理性的体外进化：弥补合理性化设计应用中的局限弥补合理性化设计应用中的局限性，并且迅速得到大量有功能的目标分子，通过分析性，并且迅速得到大量有功能的目标分子，通过分析

19、积累所需的蛋白质结构与功能相关信息积累所需的蛋白质结构与功能相关信息合理化设计：合理化设计：对非理性筛选出的候选分子进行合理化对非理性筛选出的候选分子进行合理化的分子修正，使之进一步符合实际需求的分子修正，使之进一步符合实际需求蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计的策略蛋白质分子设计蛋白质分子设计三个基本条件三个基本条件蛋白质蛋白质分子设计的分类分子设计的分类蛋白质从头设计蛋白质从头设计蛋白质分子设计策略蛋白质分子设计策略2021/9/1325S2 S2 蛋白质工程的基本技术蛋白质工程的基本技术n定点突变技术定点突变技术n随机突变技术随机突变技术1 1、寡核苷酸引物介导、寡核苷酸引物介导 的定点

20、突变的定点突变2 2、PCRPCR介导的定点突变介导的定点突变3 3、盒式突变、盒式突变4 4、易错、易错PCRPCR5 5、DNADNA改组技术改组技术2021/9/1326易错易错PCRPCRn连续易错连续易错PCRPCR（sequential error-prone PCRsequential error-prone PCR）：）：经以上一次经以上一次PCRPCR突变的基因很难获得满意的结果，突变的基因很难获得满意的结果，于是将前一轮于是将前一轮PCRPCR扩增得到的有用突变基因作为下扩增得到的有用突变基因作为下一轮一轮PCRPCR的模板，每次获得的突变累积起来，产生的模板，每次获得的突

21、变累积起来，产生重要的有益突变。重要的有益突变。可遗传的变化只发生在单一分子内部，属于可遗传的变化只发生在单一分子内部，属于无性进无性进化化（asexual evolutionasexual evolution）n易错易错PCRPCR（error-prone PCRerror-prone PCR）：利用缺乏修复功能）：利用缺乏修复功能的的TaqTaq酶，并设置容易引起出错的酶，并设置容易引起出错的PCRPCR反应条件，在反应条件，在扩增目的基因的同时引入碱基错配，导致目的基因扩增目的基因的同时引入碱基错配，导致目的基因随机突变随机突变完全随机化完全随机化2021/9/1327易错易错PCRPC

22、Rn优点：优点：简便易行简便易行 不足：不足：突变文库规模有限，有益突变突变文库规模有限，有益突变少，后续筛选工作费力、耗时，只适用少，后续筛选工作费力、耗时，只适用于较小的基因片段（于较小的基因片段（800bp 800bp）2021/9/1328DNADNA改组技术改组技术nDNADNA改组改组（DNA shufflingDNA shuffling），又叫有性，又叫有性PCRPCR（sexual-PCRsexual-PCR）等，将单一基因等，将单一基因随机片段随机片段化化，这些片段自配对，这些片段自配对PCRPCR扩增，由于扩增，由于易错易错PCRPCR而引入大量随机突变，并在多次循环而引入

23、大量随机突变，并在多次循环中重组，使基因在体外迅速进化，从中中重组，使基因在体外迅速进化，从中筛选到有益重组。筛选到有益重组。n 优点：优点：体外定向进化，快速，高效体外定向进化，快速，高效（蛋白质、酶、抗体等）（蛋白质、酶、抗体等）2021/9/1329DNADNA改组技术改组技术2021/9/1331基因家族改组基因家族改组nDNADNA改组的不足：改组的不足：从从单一基因出发单一基因出发，得到，得到的随机点突变率很低，且有益突变的积的随机点突变率很低，且有益突变的积累相对缓慢累相对缓慢n在自然界中，不同物种同源基因本身就在自然界中，不同物种同源基因本身就是具有非常丰富的变异，如果加以利用

24、，是具有非常丰富的变异，如果加以利用，就可以大大地加速基因在体外的进化速就可以大大地加速基因在体外的进化速度度基因家族改组基因家族改组（DNA family DNA family shufflingshuffling）2021/9/1332基因家族改组基因家族改组2021/9/1334S3 S3 蛋白质工程制药实例蛋白质工程制药实例n蛋白质工程在新药研究中的应用蛋白质工程在新药研究中的应用n胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究2021/9/1335蛋白质工程在新药研究中的应用蛋白质工程在新药研究中的应用1 1、提高药效活性、提高药效活性2 2、提高靶向性、提高靶向性3 3、提高稳定性、

25、改善药代动力学特性、提高稳定性、改善药代动力学特性4 4、提高工业生产效率、提高工业生产效率5 5、降低蛋白药物引起的免疫反应、降低蛋白药物引起的免疫反应6 6、获得具有新功能的蛋白分子、获得具有新功能的蛋白分子7 7、获得特定蛋白的拮抗物或类似物、获得特定蛋白的拮抗物或类似物8 8、模拟原型蛋白分子结构开发小分子模拟肽类、模拟原型蛋白分子结构开发小分子模拟肽类药物药物2021/9/1336胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药1 1、糖尿病、糖尿病I I型糖尿病：型糖尿病：IIII型糖尿病：型糖尿病：胰岛素抵抗（胰岛素抵抗（IRIR

26、）为主，伴胰岛素相对缺乏；）为主，伴胰岛素相对缺乏；以及胰岛素分泌缺陷，伴以及胰岛素分泌缺陷，伴IRIR 由于细胞介导的胰岛由于细胞介导的胰岛B B细胞自身免疫性破坏，细胞自身免疫性破坏，导致胰岛素绝对缺乏导致胰岛素绝对缺乏2021/9/1337胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究闭环系统：自调控闭环系统：自调控竞争解吸附作用竞争解吸附作用2021/9/1338胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药1 1、糖尿病、糖尿病中国中国40004000万，全球万，全球1.51.5亿患者亿患者急性并发症：急性并发症：酮症酸中毒（酮症酸中

27、毒（I I，昏迷、死亡），昏迷、死亡）非酮症高渗性昏迷（非酮症高渗性昏迷（IIII）低血糖反应（心慌、手抖、饥饿、出冷汗）低血糖反应（心慌、手抖、饥饿、出冷汗）2021/9/1339胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药1 1、糖尿病、糖尿病中国中国40004000万，全球万，全球1.51.5亿患者亿患者慢性并发症慢性并发症（可遍及全身各重要器官）：（可遍及全身各重要器官）：心血管疾病、慢性肾病心血管疾病、慢性肾病视网膜病变、神经病变视网膜病变、神经病变2021/9/1340胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖

28、尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药2 2、胰岛素、胰岛素2021/9/1341胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药2 2、胰岛素、胰岛素胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰胰腺只能提取腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价格的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。之高可想而知。2021/9/1342胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药2 2、胰岛素、胰岛素19821982年，重组人胰岛素上市年，重组人胰

29、岛素上市第一个基因工程药物！第一个基因工程药物！第一个完成序列测定的蛋白质（第一个完成序列测定的蛋白质（1958年年）第一个人工合成的蛋白质（第一个人工合成的蛋白质（1965年年）Sanger 2021/9/1343胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n胰岛素是治疗糖尿病的特效药胰岛素是治疗糖尿病的特效药2 2、胰岛素、胰岛素每每100L100L发酵液就能产发酵液就能产生生5g5g胰岛素，使其价胰岛素，使其价格降低了格降低了30%-50%30%-50%!提取提取4-5g4-5g胰岛素需要胰岛素需要100Kg100Kg胰腺胰腺2021/9/1344胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程

30、研究n胰岛素在临床应用时存在的问题胰岛素在临床应用时存在的问题1 1、在正常生理情况下胰岛素在体内是不断、在正常生理情况下胰岛素在体内是不断地分泌的，但不能连续不断地注射胰岛素地分泌的，但不能连续不断地注射胰岛素2 2、皮下注射胰岛素时，吸收得也很慢，、皮下注射胰岛素时，吸收得也很慢，注注射后射后1.5-21.5-2小时，体内胰岛素水平还未能达小时，体内胰岛素水平还未能达到高峰，这就会导致高血糖；到高峰，这就会导致高血糖；3-53-5小时之后小时之后胰岛素水平仍在继续上升，这又会导致低胰岛素水平仍在继续上升，这又会导致低血糖血糖2021/9/1345胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究

31、n胰岛素在临床应用时胰岛素在临床应用时存在的问题存在的问题3 3、糖尿病病人一般需、糖尿病病人一般需要每日四次注射给药要每日四次注射给药 2021/9/1346胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质工程研究n蛋白质工程技术对胰岛素的改造蛋白质工程技术对胰岛素的改造1970S1970S初，英国的初，英国的HodgkinHodgkin等、我国的梁栋等、我国的梁栋材等，分别用材等，分别用X-X-射线晶体衍射法进行了射线晶体衍射法进行了高分辨率的三维结构分析，胰岛素的蛋高分辨率的三维结构分析，胰岛素的蛋白质工程研究奠定了基础白质工程研究奠定了基础2021/9/1347胰岛素的蛋白质工程研究胰岛素的蛋白质

32、工程研究n蛋白质工程技术对胰岛素的改造蛋白质工程技术对胰岛素的改造1 1、速效胰岛素、速效胰岛素（可快速吸收的单体胰岛素）（可快速吸收的单体胰岛素）2 2、长效胰岛素、长效胰岛素3 3、高效胰岛素、高效胰岛素（与受体亲和力增加的胰岛素突变体）（与受体亲和力增加的胰岛素突变体）2021/9/1348速效胰岛素速效胰岛素n胰岛素吸收慢的原因：胰岛素吸收慢的原因：二聚体、六聚体二聚体、六聚体2021/9/1349速效胰岛素速效胰岛素n3D3D分析发现：多聚体的形成与分析发现：多聚体的形成与B8B8、B9B9、B12B12、B13B13、B16B16、B23-B28B23-B28的氨基酸残基有关的氨基

33、酸残基有关n 用蛋白质工程方法在多聚体接触面上某些用蛋白质工程方法在多聚体接触面上某些氨基酸残基换上带负电的氨基酸残基氨基酸残基换上带负电的氨基酸残基 B B链链SerSer9 9 AspAsp（-），），ThrThr2727 GluGlu（-）由于相同电荷互斥，减少多聚体形成，吸收速由于相同电荷互斥，减少多聚体形成，吸收速度比野生型胰岛素要快许多度比野生型胰岛素要快许多“速效胰岛素速效胰岛素”2021/9/1350速效胰岛素速效胰岛素n19961996年，第一个速效胰岛素年，第一个速效胰岛素LisproLispro在欧美在欧美批准上市批准上市 B B链链 ProPro2828 LysLys2

34、929（）（）A A、自身聚集的倾向大大降低，静脉注射、自身聚集的倾向大大降低，静脉注射15min15min起效，起效，1h1h达到顶峰达到顶峰45min45min；B B、血浆清除迅速（、血浆清除迅速（2-4h2-4h），减少了引起低），减少了引起低血糖的危险。血糖的危险。2021/9/1351速效胰岛素速效胰岛素n另一个产品：另一个产品：AspertAspert胰岛素胰岛素 B B链链 ProPro2828 Asp Asp（）（）A A、减少了自身聚集，吸收时间、有效、减少了自身聚集，吸收时间、有效活性都是天然胰岛素的活性都是天然胰岛素的2 2倍；倍；B B、缩短了血浆清除时间，使低血糖的

35、、缩短了血浆清除时间，使低血糖的危险降低了危险降低了50%50%。2021/9/1352长效胰岛素长效胰岛素npI5.4 pI5.4 6.86.8，在生理，在生理pHpH下形成结晶，沉下形成结晶，沉淀在注射部位，可缓慢释放出来，这就可淀在注射部位，可缓慢释放出来，这就可以延长体内半衰期以延长体内半衰期2021/9/1353长效胰岛素长效胰岛素n实际的研究发现：实际的研究发现：B B链链ThrThr2727 Arg Arg，B B链链C C端氨基化，端氨基化，A A链链AsnAsn2l 2l Gly Gly，血浆半衰期，血浆半衰期可延长至可延长至35.3h35.3hn长效胰岛素具有较好的临床效果，每天注长效胰岛素具有较好的临床效果，每天注射一次，可与天然胰岛素分泌水平相近射一次，可与天然胰岛素分泌水平相近2021/9/1354高效胰岛素高效胰岛素n根据已获得的胰岛素分子结构模型和生化工作，根据已获得的胰岛素分子结构模型和生化工作，人们设计了可以加强胰岛素与受体亲和性的胰人们设计了可以加强胰岛素与受体亲和性的胰岛素突变体，以提高胰岛素的生理活性岛素突变体，以提高胰岛素的生理活性 B B链链HisHis1010AspAsp：体外活性比野生型提高了体外活性比野生型提高了5 5倍倍