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水蛭素的应用发展与前景

   日期:2015-05-23     浏览:1041    评论:0    
核心提示:水蛭素的重组由于水蛭素具有重要开发价值,而水蛭的来源有限,故国内外医药界均着重研究通过基因工程获得重组水蛭素。1986年后,
      水蛭素重组

由于水蛭素具有重要开发价值,而水蛭的来源有限,故国内外医药界均着重研究通过基因工程获得重组水蛭素。1986年后,重组水蛭素已在大肠杆菌和酶母中分别表达成功,与天然水蛭素相比,重组水蛭素在第63位氨基酸(酪氨酸)上未硫酸酪化,活性略低,其余性质基本相同。在治疗的剂量下静脉注射无毒副反应。现国外一些大的生物技术公司对水蛭素己进入多方面的临床研究。有关水蛭素类多肽的专利,每年公布的数量至少在十多项以上,包括水蛭素类似的多肽,研究论文每年总在数十篇以上。1998年底重组水蛭素药物在德国正式上市,1999年英国批准上市,己注册的国家有美国、欧洲、澳大利亚、新西兰、南非等10多个国家。

水蛭素在使用过程中血清半衰期太短,难以发挥抗栓效果。美国一研究机构将水蛭素与PEG一起加工成为耦合体制剂后可大大延长水蛭素的血清半衰期从而提高其在体内的抗血栓生成效果。

水蛭素的研究

我们对重组水蛭素基因工程作了大量系统的研究,具有坚实的技术基础。我们从国内养殖的医用水蛭中克隆出水蛭素的cDNA进行测序,并合成了大肠杆菌偏爱密码子的水蛭素基因,构建了分泌型大肠杆菌表达载体,优化表达条件,获得高效表达,产物直接分泌至跑外,大大简化了下游工程。我们根据水蛭素的特性,设计了适合大规模生产的低成本的分离纯化新工艺,无需高效液相层析或反相层析,只经三步纯化,即获得电泳纯的产品。

水蛭素技术的发展前景

心血管系统疾病和肿瘤是主要危害人类健康的两大类病害,防治这两大类疾病的药物是新药研制的重点。水蛭在破血、逐瘀、通经、消症等方面的疗效已为我国数千年中医实践所证明,重组水蛭素在抗凝消栓以及配合肿瘤化疗和放疗上的作用也为国外临床所证明。注射针剂的要求较高,将重组水蛭素类多肽药物取代水蛭或作为中成药的添加成分,估计至少可获得上亿元的经济效益。随着临床试验的扩大,它将可以用于更多的疾病的防治,发展前景十分广阔。

水蛭素国内外同类技术比较

表达水平,纯化工艺,产品质量与国外水平相当,某些技术指标超过国外,成本比国外低。

在美国,药用重组水蛭素每毫克6美元。我国生产的成本低,如果每毫克降至人民币6元,广大患者就有可能承受得起。国外重组水蛭素都采用针剂,我们正在研制口服剂型,口服无疑更易被病人接受,成本也可更多降低。尤其是它可以拓宽使用的范围,用于各种血栓病的防治,或作为有关药物的主要成分或添加成分,可开发更大的市场。

水蛭素的市场状况及需求分析

在医药市场上,抗栓药物的需求与日俱增,但由于天然水蛭来源有限,各国医药界都将注意力集中在重组水蛭素的开发上。美国、法国、瑞士、德国、英国、日本十多家生物技术公司和医院都在临床应用或研究重组水蛭素类多肽抗栓药物治疗血栓疾病的范围和疗效。1998年底,德国首先上市重组水蛭素药物。1999年英国也获批准上市。

中国具有心血管疾病药物和肿瘤药物的巨大市场,水蛭素又是传统中药,因此重组水蛭素开发前景十分看好。

据估计,每年共需300500公斤。

国际上常用肝素作为抗凝药物,这类抗凝药物的使用已有60多年历史,需用量逐年增加。美国70年代每年就有1000万病人使用肝素,大部分是手术后预防血栓的形成。仅美国肝素的年用量就超过9000亿单位,约相当于6吨。研究表明,水蛭素在许多性能上都优于肝素,它用药量小,不引起出血,也不依赖于内源性辅助因子。

随着临床研究的广泛开展,重组水蛭素的应用范围不断拓宽,它的需求也会日益增大。

水蛭素的优点

第一,水蛭素与水蛭肽抑制凝血酶的反应不需要抗凝血酶Ⅲ(AT—Ⅲ)作为辅助因子,使其抗凝作用与量效关系更吻合,而且可在缺乏抗凝血酶Ⅲ的病人(如弥漫性血管内凝血)中使用。

第二,肝素不能灭活结和于血栓上的凝血酶。而水蛭素与水蛭肽则对循环中的和结合于血栓上的凝血酶都可以抑制。

第三,肝素会被激活的血小板释放的血小板因子4(PTF4)或富含组氨基酸的糖蛋白等结合,水蛭素与水蛭肽则不受这些因素的影响。

第四,水蛭素与水蛭肽用于抗血栓治疗,出血副作用较小,且无过敏反应和免疫原性无毒反应。

水蛭素的性质、结构及抗凝原理

天然水蛭素是由6566个氨基酸残基组成的单链多肽,分子量约为7 000,能在极端的pH和热条件下稳定存在。水蛭素的形状类似蝌蚪,蝌蚪头部是多肽的N,富含半胱氨酸(cys),半胱氨酸间相互作用形成3个二硫键(Cys6-Cys14,Cys16-Cys28,Cys22-Cys39)。使N末端结构紧密;蝌蚪尾部是含有多个酸性氨基酸和一个被磺酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。凝血酶(thrombin)是血液凝固和止血过程中的中心酶,它不但能剪切纤维蛋白原,将纤维蛋白原转化为纤维蛋白;还能激活其它的凝固血液的酶类,如凝血因子Ⅴ、Ⅷ、ⅩⅢ和抗凝血酶蛋白C(Fenton,1981)等。凝血酶与大分子底物的相互作用取决于三个不同的区域:催化反应位点的初级结合位C(Magnusen,1971),邻近催化位点的非极性结合位点AB(Brlinr and Shen,1977;Sonder and Fenton,1984)和负责凝血酶与纤维蛋白原专一性作用的阴离子结合位点(识别位点)R(Fenton et al.1989;Henriksen and Mann,1988)。水蛭素的N端能封阻凝血酶的活性位点,其疏水结构域与凝血酶的非极性结合位点(AB)互补,该非极性结合位点靠近凝血酶的催化中心。水蛭素C末端有6个酸性氨酸,能与带正电的凝血酶识别位点形成许多离子键。N端、C端两个功能域以协同的方式结合到凝血酶上,在凝血酶的活性部位形成一个帽子,阻止底物的结合。

为了更好地了解水蛭素结构对性能的影响,人们对于水蛭素的N端、C端和各位点做了大量研究,得出许多结论,为水蛭肽的设计打了坚实的理论基础。各种研究表明水蛭素C末端的10个氨基酸是必需的最小结构,C末端的最佳大小至少是12个氨基酸(Hir54-65),在这一序列中每个氨基酸都非常重要。几个疏水残基和酸性残基对于维持水蛭素C末端的功能非常重要。

水蛭素与制水蛭的区别

1.水蛭素,主要是从吸血水蛭的唾液中分离提纯出来,具有抗凝,抗血栓功效的多肽物质,临床常用于多重血栓性疾病的治疗,可以消除血管阻塞,使血细胞解聚,血栓消散,促进微血管复通,消除脂肪肝,直接溶化血栓,消除动脉粥样硬化,防止中风和再次中风,激活人体自身的溶栓功能,避免再次产生溶栓等.

2.制水蛭是将水蛭洗干净,晾干,用滑石粉热炒,炒至水蛭鼓起,筛去滑石粉,粉碎,就得到水蛭药粉了,具有通经,破瘀消肿的功效,主要用于月经闭止,症瘕腹痛,蓄血,跌打损伤,淤血作痛,痈肿丹毒等症的治疗.

从上述水蛭素和水蛭的功效来看,显然水蛭素对中风的效果比制水蛭好.


 
 
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