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生物药的开发面临诸多技术挑战2022-01-05 09:16:25

随着生物技术(如重组DNA技术、淋巴细胞杂交瘤技术、噬菌体展示技术)和人类基因组学的发展,生物技术药物(生物药)特别是单抗类生物药逐渐成为新药的研发主体。在近几年全球前10大最畅销的处方药物中生物药占了80%,在整个医药领域所占的比重也在逐年上升。相比传统的以化学合成为主的小分子药物,生物药主要是通过生物技术方法特别是重组 DNA 技术来制备生产,具有高活性、高特异性和低毒性等特点,解决了许多传统小分子药物无法解决的医学难题,因此在挽救生命及改善患者生活质量方面发挥了越来越重要的作用。但生物药的开发也面临诸多技术挑战。首先,生物药是生物大分子(相对分子质量通常在5×103~2×105),具有非常复杂的结构和组分。

除一级结构即氨基酸序列,生物药通常还具有复杂的高级结构(如二级、三级甚至四级结构),这些高级结构是其发挥生物学活性的基础。同时,由于翻译后修饰、酶解及化学降解等因素,一般意义的生物药都是极复杂的混合物,含有百万甚至更多的分子。其次,生物药具有不稳定性,易发生化学降解和物理降解。化学降解涉及共价键的断裂和生成,而物理降解是生物药所特有,它们不涉及共价键的变化,而主要是蛋白质高级结构的改变,包括物理吸附(到疏水表面)、变性、解聚、聚集和沉淀。这些降解不仅会影响其生物学活性,还可能产生诸多安全性方面的问题。其次,和小分子药物不同,几乎所有的生物药均具有潜在的免疫原性,即能刺激机体形成特异抗体或致敏淋巴细胞的能力。除了和生物药本身的结构以外,免疫原性还和生物药的稳定性密切相关,特别是聚合物和蛋白质微粒,易激发人体形成相应的抗体从而清除药物,影响药物的疗效,甚至由于交叉反应会中和人体内源性蛋白质。
 
如使用人红细胞生成素治疗时产生的抗体不仅会中和蛋白质药物,同时可结合人体内源性蛋白质使其失去活性,从而造成患者纯红细胞再生障碍。免疫反应还可能引发超敏反应,严重时甚至会危及患者生命。影响生物药稳定性的因素较多。首先起决定性作用的是其内部分子结构如氨基酸序列、翻译后修饰。其次是生物药所处的微环境,即处方因素如溶液的pH、盐离子以及影响蛋白质和周边环境发生相互作用的辅料,因其会影响生物药分子内和分子间的作用力。
 
出自《生物药在生产过程中的稳定性问题及解决方案》作者方伟杰,黄永焯,潘洪辉。