• 1、mPEG多修饰蛋白

    多份小分子量的PEG修饰连接在一份蛋白分子上,可以降低蛋白分子的免疫原性。如1990年,首个获得FDA批准上市的PEG修饰药物Enzon公司开发的PEG化腺苷脱氨酶(PEG-ADA,商品名Adagen®)即应用了该技术。Adagen®的上市标志着PEG修饰技术由探索研究走向产业化应用,其所应用的PEG修饰技术即为mPEG多修饰蛋白,每个蛋白上连接着多个mPEG分子[1]

  • 2、mPEG单修饰蛋白

    大多数蛋白和多肽药物由于免疫原性强、毒副作用大、半衰期短,因而在临床上的应用受到限制。一分子mPEG单修饰在一个蛋白分子上,可增大蛋白分子体积,降低肾过滤率,延长蛋白分子体内代谢半衰期。2003年,Schering-Plough公司开发上市了PEG化干扰素α2b产品(PEG-Intron,商品名佩乐能®),成为首个长效干扰素药物。佩乐能应用了线性的单链mPEG单修饰人干扰素α2b[2]。这种修饰对干扰素的一级、二级、三级结构没有明显改变,生物学活性谱与原型干扰素相同[3]。佩乐能产品只需要一周用药一次,而普通干扰素产品则需要每日用药。

01
线性单甲氧基PEG

线性单甲氧基PEG在药物修饰中的应用最早可追溯到二十世纪八十年代,修饰技术按蛋白上偶联的PEG链的个数可以分为多修饰和单修饰两方面。

  • 2004年,Enzon公司开始了Pegamotecan (PEG-Camptothecin,聚乙二醇化喜树碱)药物的临床研究。该药物即应用了线性双官能化PEG[5]:一分子PEG偶联两个药物分子,可以使载药量提高;同时,PEG的修饰也增加了小分子药物的水溶性。
02
线性双官能化PEG

PEG修饰技术还可以应用于新型小分子药物的开发,用以解决小分子药物,尤其是抗肿瘤剂,在应用中经常面临一些问题,如低溶解度、高毒性,迅速血液排除或无选择性的生物体内分布[4]等。

  • 增加了靶导分子的“主动靶向”药物运载技术则可更进一步提高药物的靶向性,减低毒副作用。如图1所示,这模型为Ringsdorf[9]首先提出的,该模型已经成为标准的“主动靶向”抗癌药物技术的标准开发模型。该模型包括四个部件:1、靶导分子;2、线性异官能化PEG聚乙二醇;3、可断开Linker;4、胞毒药物。
    该技术被应用于吉西他滨“主动靶向”药物的研究[10],应用了线性异官能化PEG聚乙二醇(NH2-PEG-COOH)作为“主动靶向”药物组分中的框架,PEG的一端连接吉西他滨为胞毒药物,另一端连接叶酸分子作为靶导。
    异官能化PEG用于连接靶导与化疗胞毒药物的策略具有以下优点:1、PEG分子带来的“被动靶向”、低毒副作用、延长体内循环时间、增加水溶性、提高生物相容性等作用;2、靶导分子带来的定位于肿瘤组织的靶向性作用。
03
线性异官能化PEG

PEG修饰技术应用于药物,能带来药物体内分布的“被动靶向”性质,使修饰产物倾向于积累在肝脏及肿瘤组织部位[6][7]。

  • 因此,双链PEG的优势就体现于:1、更易做成更大的分子量,只要拼接两分20kD的单链PEG即可得到40kD的更大分子的PEG;2、分子量越大的PEG,其分散度PDI就更加不好控制,由两较小PEG分子拼接成的双臂PEG,,其PDI较同分子量的单链PEG更加好控制;3、反应活性更低,具有一定的位点选择性,不易进入蛋白活性位点,而使修饰产物保留更多的生物活性[11];4、具有伞形结果,屏蔽效应更强,保护蛋白不被蛋白酶水解以及与抗体结合,具有更大的作用[12-14]
    1、 传统双臂官能化PEG
    Hoffman-La Roche公司[16, 17]使用相对分子质量40kD的双臂mPEG2(传统双臂)对IFNα2a进行修饰,研制出派罗欣(Pegasys)。同分子量的双臂PEG较线性PEG,对干扰素的活性影响相对更小、屏蔽效应相对更大(形成伞状结构)。
    2、 新型双臂PEG(V型及Y型)
    赛诺邦格生物科技有限公司引入国际最新研究成果,研发了一系列具有自主知识产权的新型V型及Y型结构的双臂PEG。该产品在国内外的文献刊物或专利检索中尚无报道,市场上更是没有商业化产品出现。
    其中,基于全面的核心专有技术及一系列自主知识产权,公司在新型引发体系、环氧乙烷纯化和除水技术、聚合技术、官能化修饰技术以及提纯技术方面均有了大的突破,为生产出结构新颖、质量上乘、工艺稳定的产品提供了保障。与常见官能化聚乙二醇产品相比,本公司产品普遍具有端基取代率高、分子量控制精确、分子量分布窄、产品纯度高等显著优势。
    该新型双臂PEG的技术优势现在:(1)采用分枝型PEG结构(V型或Y型)代替现有线型PEG结构,通过在药物分子修饰位点表面形成一层“伞状”保护,实现对药物分子的更好保护,降低药物免疫原性,同时还能使药物分子的活性得到更好地保持;(2)V型官能化聚乙二醇,采用光、热、酶等作用下稳定存在的醚键连接两个PEG分支链,较常见的赖氨酸、谷氨酸等连接的V型分枝结构更稳定;(3)Y型官能化聚乙二醇,在分叉点和药物修饰位点之间引入一段PEG链,减小PEG分子与药物分子之间的反应位阻,同时有利于增大PEG化药物的体积,减小被肾小球清除的几率,延长循环时间;(4)采用羟基封端代替传统的烷氧醚封端,进一步降低免疫原性;(5)具有自主知识产权,用于药物修饰可避开原研药物专利,开发新型聚乙二醇化长效药物。
     
04
双臂官能化PEG

蛋白的PEG修饰技术正在往PEG分子量更大,定点单修饰技术方向发展。大PEG分子定点单修饰的优点体现在:1、增加“被动靶向”作用;2、半衰期更长,甚至可能完全消除肾过滤;3、更有效降低蛋白免疫原性;4、产品质量更加均一、稳定、可控。