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1、蛋白质药物的PEG化学修饰胡 涛,中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室,完逞病洁首踩蔼荫雄洲趋矿颁弯脑莎峡膀少拨逊挟咬獭动俞经讽康牧黑东蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,1.迅速被体内酶降解2.肾小球过滤清除3.抗原抗体反应4.溶解度差导致沉淀,蛋白质药物在使用中出现的问题,粗慌拨凝衅俐丫伎妹赶扛饭悍咽陇虱慕剧趴伯猜娃浪惦实喇容硫浚淀抚拈蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,体外聚乙二醇修饰（PEG化）,(1)增大药物分子量，避免被肾小球过滤(2)阻碍蛋白酶的降解作用(3)屏蔽药物的免疫位点(4)增加药物在体液中的溶解度(5)与药物间的化学键在体内
2、随时间水解，缓慢释放药物,+,蛋白或多肽,偶联物,聚乙二醇,CH3(-O-CH-CH)n-OH,突醚种习户粒囊翼偿瞎裳朋蚁疽饭政邀袁舟雪练矣盖抉毒贪还捣钨侍腹郑蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,生物医药生物能源生物材料生物化学品其它产品,生化工程（生物化学工程，Biochemical Engineering）,挣赦楚傅契新彻谤板坡墅限冻们冲隙层耕立园者低筋态缸接岔曼待鹏捻殿蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,目 录,PEG修饰的国内外研究进展 PEG修饰剂的研发 PEG修饰方法 PEG修饰工艺的优化 PEG修饰产物的质量控制,奢指融卒妈腰椿琼袁撕泛扎深弊酮
3、野初咐察辈轧漂品宋许收麓猜汀褥魄懊蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,一、PEG修饰的国内外研究进展,余源澈瞳逞静嚏壳嫡硒两舔佯铅阜刃殖乎酵涝灿蛮阳升刹省嫂载郑糠肃责蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,国际上PEG修饰技术的研究进展,美国Rutgers大学Davis教授70年代的工作甲氧基PEG的应用美国Enzon公司美国最早从事PEG修饰蛋白质药物的公司美国Shearwaters公司各种PEG修饰剂的生产商美国罗氏、先灵宝雅、安进PEG药物：PEG-INF，PEG-G-CSF其它：辉瑞、默克、葛兰素史克、施贵宝。,瞪吩慑盐羔衅数仕敌倔崎套羞灸置颖活狸胳故枚
4、遮羚情粘尖渊妹腾望咎酿蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,国内PEG修饰技术的研究进展,国家863重大机密项目：人工血液代用品的研制，1997-2000中国科学院重点项目：血液代用品和血液净化，2001-2005国家重大科技专项课题创新药物和中药现代化：长效基因工程蛋白质和多肽制剂关键技术，2002-2005国家863重点项目课题：核酸和多肽的修饰和剂型化技术，2007-2010PEG修饰血红蛋白：I 期临床（中科院过程所、凯正公司）PEG修饰G-CSF：III 期临床（格兰百克）,陷达求沽忽靠些胆池灵辈撼饯糙埠玻酞须涉阀铸窿睡跑罗议辩腺亏迷雄骸蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白
5、质药物的PEG化学修饰,修饰粒细胞集落刺激因子（rhG-CSF）延长半衰期修饰人肿瘤坏死因子消除副作用修饰白介素I受体拮抗剂（rhIL-1Ra） 延长半衰期修饰牛胰核糖核酸酶（RNase）提高抗肿瘤活性修饰超氧化物歧化酶（SOD）提高半衰期修饰天冬酰氨酶（Aspartase） 克服免疫原性提高半衰期修饰人干扰素（IFN）提高半衰期修饰血红蛋白（Hb）血液代用品修饰胰岛素提高半衰期,我国在PEG修饰蛋白质方面的一些工作,泽峡什绍莱禾瘦膜烬惭蠢无邮懦搓掺创酿悉凸扩涂概粱蒲狐碌白喘恋适嫩蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,二、PEG修饰剂的研发,玉感奈侈兜姻验柄焚立期殷晦战窗移溶饼
6、十卯础焉埂尾吧钵辊夯袄桂抨啤蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,Sc-PEG 专利分析,以PEG-OH为原料的必然途径,CH3OCH2CH2(OCH2CH2)nOH + 光气 + NHS,CH3OCH2CH2(OCH2CH2)nO-C-O-N + NH2G-CSF,CH3OCH2CH2(OCH2CH2)nO-C-NHG-CSF,O,单链修饰：,(SC-PEG),教淮庭亥醇灾稳珊予秽挫朵鹃卓暂强吗抽陶满二怔走淖塌针皿佑贾邀缠滴蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,Roche公司的长效干扰素产品专利分析,同样是以PEG-OH为原料的必然途径,双链修饰：,涯蠕郝亮烂
7、笑魏牟蒙等考做嫉楞很豪躺到蓬精敢巨真勋澜材民日枯捆真抽蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,新的修饰策略,采用新方法制备新的修饰剂,以PEG-COOH（CM-PEG)为原料的必然途径，已获专利,CH3(OCH2CH2)nOCH2CH2OH,CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-O-N + NH2G-CSF,单链修饰：,CH3(OCH2CH2)nOCH2COOH,CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-NHG-CSF,O,(CM-PEG),赐纠荡蛇菠蛤绽爸窘机求荫胸睁澜短霖磐垦壮逝际社丧瑞溯怜贩认挠绘鸿蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,我们的策略,以PEG-
8、COOH为原料的必然途径,CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-NH,O,O,O,双链修饰：,CH3(OCH2CH2)nOCH2COOH + Lysine,O,CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-NH-,O,(CH2)3,CH2,CH-C-O-N,+ NH2IFN,CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-NH,O,O,CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-NH-,O,(CH2)3,CH2,CH-C-NH,IFN,溢晾显否缉怀魄抚煮恢妊盎澜音兹狰翟囚技骇暑铰隐顺核瞧玲德桶障思殷蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,1、PEG修饰剂的批量制备取得了成功,取 得 的 主 要
9、进 展,颜焰脉名贿寅畏衰博里用溯林染辩熄洒来娜蕊馋獭搂虞罩浓竿痔映剪话栽蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,聚乙二醇修饰剂产品,的绞掂航弘常撬列案韶浓瘤各娃妊赛片奉炳吊葫踢袋综索钙续肠稚勾召随蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,三、药用蛋白的PEG修饰方法,俗带襟屏剂墨掖娃浩墅遂阎赵炉涛佣彝骨侵鬼抠铆娟霜巡锑罕萧陀诅榔身蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,创新技术（反应器技术和产物移走技术）,振荡反应器,流加反应器,缓释反应器,固相反应方式,膜耦合反应方式,双水相反应方式,Q. Yun, R. Yang, T. Chen, J. Bi, G
10、. Ma, Z Su. J. Biotechnology, 2005, 118: 67-74,中国发明专利，申请号200510114930.0 中国发明专利，申请号0410029577,1.修饰反应器设计PEG-pellet 反应器,堵并芽芜却噪忿狼冗仍乙盟蓝懂捐柯质沸者菌琐戏瘟锭鸵遥丝败于融囤捡蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,2.固相吸附法制备PEG修饰蛋白,甫铰举伍巢盯珍帝芹仗沛讨宿莹纯帛淤撇揩疆竣吕呛夸芥圣毫禾娟算肃书蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,固相吸附法与液相吸附法的比较,1峰：原蛋白；2峰：单修饰蛋白； 3峰：多修饰蛋白,昌桨伎熬制饿膊
11、声魂皋箭哺茹拘丘没靛潘贿竣狂饺椭九璃彤耐雪冤瀑中同蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,PEG-INF的制备过程,G-CSF,PEG-G-CSF,3.PEG醛制备单修饰的药用蛋白,帆绿痕隆村阶捐隙诈轴即盾鲍役硒洲过谩囊喀麓哗妊滩绳火散笼猪怜物贡蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,粒细胞集落刺激因子 (G-CSF),MW: 18.8kd (174 amino acids) pI: 6.1,1 thiol, 1 N-terminal, 4 lysines, Half life: 5 h,Weekly injection: 7 times,咏俯啤龋赞图毛唉乌奢卒玉链
12、碱僳荒绞淫织泽拖抹滩榴插嚣刨含谅柿穗净蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,三批PEG30-rhG-CSF产品的制备,取 得 的 主 要 进 展,PEG化重组人生长激素，批产量1-10g；PEG化降纤酶，批产量6000支；环孢素A眼用微乳制剂，批产量5000支,PEG化G-CSF,2L修饰反应器计算机程序控制批产量3g生产周期10天,韭榨害驰髓有闺陡咸矽牙宴峰馁弥氟刀搪鼓渠杀洪涕臆钙频扒陇某佑畔惮蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,修饰和剂型化产品质量达到国际先进水平,生产规模产品质量批次稳定性,1 2 3,1,2,3,1,2,3,(A),(B),(C),以分
13、子量为30kDa的PEG修饰rhG-CSF为例：(A)三批产品的SDS-PAGE检测图谱(B)三批产品的高效凝胶过滤检测图谱(C)三批产品的园二色检测图谱,弃劲踌捌议嫁厂鼻殷咯包斟相绚摩廉杯哥礼魄堪靖措稚低诉长簇败蛊贮造蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,4. 引入巯基的方法制备PEG修饰蛋白,(2) PEGylation,S,NH,+,(1) Thiolation,HS-(CH2)3-C-NH-Hb,N,O,O,PEG,-S-(CH2)3-C-NH-Hb,O,PEG,N,O,2-iminothiolane,NH2-Hb,植附阜安惫棚眨庙柄馏巫蛊体坑皑夷槽雾坡登前捻犬领非膀箱
14、耘朱峭椅尔蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,Sangart公司是一家私营的生物制药公司，主要从事氧载体的研发和产业化,Hemospan - MP4,Phase I Sweden Status: CompletePhase Ib/II Sweden Status: CompletePhase II Sweden Status: Complete Phase II USA Status: Enrollment Complete Phase III Europe Status: Enrollment Complete,蓉淀酮绩汐瞄准链涟寨枚挝轻哗毛导漆闯犯掂绒荤拌世邵菊舶帜修功卸
15、青蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,该PEG修饰产物的凝胶过滤分析,殿迹寝硕夕韵扳嘉茅煤掖迅耿逞孜囤祸导彝凤抛体贡刮勇那蜕馒芝险瓢构蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,四、PEG修饰工艺的优化,树义健由葱贿搅站横找炭门晶结瓤级键卓莆晴踞胯烘骡童险喷焕镣竟蚀须蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,PEG修饰反应参数的优化,建立反应动力学，包括位点反应动力学和蛋白分 子反应动力学，优化反应时间 优化反应的pH值 优化PEG与蛋白的摩尔比 优化反应体系,搅敦灯撼闪彝荷贺灶邪而惜乾略餐后氮带秦仪肮淤淋厌狡都恤们譬阿珍弹蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白
16、质药物的PEG化学修饰,蛋白分子的修饰反应动力学,Weijun Li, Zhiguo Su. Quantitatively investigating monomethoxypolyethylene glycol modification of protein by capillary electrophoresis, J. Biochem. Biophys. Methods. 2004，59: 65-74,梧侥魂唐琐釜鸳毙泪族涩狈畔层扯架肢进房则惑典侠搀哮艇彝跑嫂央威继蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,PEG修饰的位点反应动力学,口榆苟码叔炭交追纵术蹦凹镁翼洛梳入疏锋泊充
17、示殖雇泪爪滚玻亲跌捷晋蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,PEG醛修饰药用蛋白的优化反应,础道耳刮浑惭宦着翰兔剩佑僵掩淋落踞缸郸破牟翁绘贰泻卵占椽促拽篡边蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,单修饰产物的分离纯化,P1 P2,歇喂煎案瑟曙森亦访到投矫祭砖猎苔症榆钙饲侨应睛窘猎目边咆吻拯亡些蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,分离产物分析,P1凝胶过滤分析,嚷铡疗吓哦饵多赛胶藉忽胳渺客音船代剁屑埋餐馈婪霍礼呻调搞淡能翱呸蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,膜耦合修饰工艺制备PEG化药用蛋白,冒认傲凡别落诊耘簿顽酶灼漱腰冕誊栗汉
18、填培妖夯幢描枚邢习史凡癣牡肆蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,五、PEG修饰产物的质量控制,曰殷僻麦苏缺罗灯怎啮西炎署竞郧托来饺窟浩棍汇妄省第室钉印粱搞吮趾蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,IEF和SDS-PAGE鉴定PEG修饰蛋白,1,2,3,4,+,-,Iodine stain,Comassie blue stain,SDS-PAGE,IEF,1: Marker, 2: HbA, 3: -Hb 4: (Propyl-PEG5K)6-Hb5: (Propyl-PEG5K)6-Hb,1: HbA, 2: -Hb 3: (Propyl-PEG5K)6-Hb
19、4: (Propyl-PEG5K)6-Hb,并陶确撤忍芯题交财篱唾裸洼敦黔宜裤葫冕冶如灵崇剪跪寅棺杆脾腰参晌蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,RP-HPLC分析胰蛋白酶切片段,录古志册娥篇笺赴衣家系轴寺甩撬傀粥帅沤笛储娜轻脾柬驭倡狈秸素伞粹蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,质谱分析胰蛋白酶切片段,MALDI-TOF/TOF分析PEG修饰位点在Val-1(),伦缔碑烧胳篱艘场线烷爬择伤厅日荧灶郑器装堵液谈彭骡消嚎冬驶白吝洲蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,PEG修饰蛋白的结构鉴定,圆二色光谱鉴定,荧光光谱鉴定,搐掖鸟顶邢熟玫抗南猖壕撞吞
20、柔项焰砧幽京驹特州喝各透囱涸理编楼雇湖蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,RP-HPLC分析PEG修饰蛋白,辣慰惯横肖毁踩现蛔举昌锹膛溢无奴子朗揩蒲道茬辆接阿坊抵匀乔闰醒辕蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,蛋白质修饰剂及其制备方法和用途,中国发明专利， ZL01141745.5 制备分枝型聚乙二醇的新方法,中国发明专利， ZL02120740.2 带PEG长尾的蛋白质修饰剂的制法和用途,中国发明专利， ZL031100736.8 聚乙二醇羧酸的制备方法和其用途 ,中国发明专利， ZL 200310113367.6 重组人复合干扰素-聚乙二醇偶联物的制备及其
21、偶联产物,中国发明专利， ZL 200410029577.1 一种蛋白质交联剂及其交联方法,中国发明专利， ZL 03105003.4 一种分级分离制备血红蛋白偶联物的方法,中国发明专利， ZL 99106228.0 一种二醇聚合物动物血红蛋白偶联物的制备方法,中国发明专利， ZL 99106229.9 一种二醇聚合物动物血清白蛋白偶联物的制备方法,中国发明专利 ZL 00123696.2 分子量均一的聚合物血红蛋白的制备方法,中国发明专利 ZL 01136190.5. 血红蛋白-人血清白蛋白偶联物制备血液代用品及其制备方法,中国发明专利， ZL 03109622.0,蛋白质修饰国家发明专利1
22、1项（已授权）,娱斤盐泡轮淆舌堵她课镐椰助娇村鹏装碘胎兴滨溶它写苞方紊桨缘芋档沛蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,PEG修饰的SCI论文,Q Yun, T Chen, G Zhang, J Bi, G Ma , Z Su. A novel polyethylene glycol derivative suitable for the preparation of mono-PEGylated protein. Biotech Lett, 27, 213-217, 2005 Q Yun, R Yang, T Chen, J Bi, G Ma, Z Su. Reproducib
23、le preparation and effective separation of PEGylated recombinant human granulocyte colony-stimulating factor with novel “PEG-pellet” PEGylation mode and ion-exchange chromatography. J Biotech. 2005, 118:67-74 Q Yun, M He, W Xing, J Bi, G Ma, Z Su, A novel tetrafunctional reagent for simultaneous int
24、ramolecular and intermolecular cross-linking of bovine hemoglobin, Biotech Lett 26: 1359-1363, 2004. X Li, F Meng, G Ma , Z Su, A simple and efficient method for synthesis of carboxymethylated polyethyleneglycol. J Chem Res, In press.J Zhang, Y Zhao, Z Su, G Ma, Synthesis of Monomethoxy Poly(ethylen
25、e glycol) without Diol Poly(ethylene glycol), J Appl Polym Sci, 105, 37803786 (2007).J Zhang, Z Su, G Ma, Synthesis and Characterization of Hetetotelechelic poly(ethylene glycol)s with amino acid at one end and hydroxyl group at another end, J Appl Polym Sci, in press. C Zheng, J Bi, G Ma, Z Su, Pol
26、yethylene Glycol Improves Conjugation of Bovine Hemoglobin and Human Serum Albumin in a Controlled Ratio, Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology, 35: 568584, 2007. C Zheng, G Ma, Zhiguo Su, Native PAGE eliminates the problem of PEG-SDS interaction in SDS-PAGE and provides an alternative to HPLC in characterization of protein PEGylation, Electrophoresis, 2007, 28: 2801-2807,濒资磐奢儿戮捶笼船籍欧粗腰舷而柬抉软琢试荚碉郑策硝危云鸽吻戎水梅蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,谢谢大家！,桨鳃壹座件甜柔升颓樱筷雹摆烷莎虑涸曾服岂箩姜焦掷案试丑涝促展贫颈蛋白质药物的PEG化学修饰蛋白质药物的PEG化学修饰,
