第六章 核酸類藥物

核酸類藥物第十四章核酸類藥物第一節(jié)核酸類藥物概述第二節(jié)天然核酸類物質(zhì)的制取第三節(jié)核酸類結(jié)構(gòu)改造藥物的制備第十四章核酸類藥物第一節(jié)核酸類藥物概述

1.核酸類藥物概述

2.核酸類藥物分類第二節(jié)天然核酸類物質(zhì)的制取第三節(jié)核酸類結(jié)構(gòu)改造藥物的制備返回目錄第十四章核酸類藥物第一節(jié)核酸類藥物概述第二節(jié)天然核酸類物質(zhì)的制取

1.RNA與DNA的提取與制備（一）RNA的提取與制備（二）DNA的提取與制備

2.單核苷酸的制備（一）酶解法（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸（三）半合成法制備核苷酸

3.核苷的制備（一）RNA化學(xué)水解法制備核苷（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷第三節(jié)核酸類結(jié)構(gòu)改造藥物的制備返回目錄第十四章核酸類藥物第一節(jié)核酸類藥物概述第二節(jié)天然核酸類物質(zhì)的制取第三節(jié)核酸類結(jié)構(gòu)改造藥物的制備

1.疊氮胸苷（AZT）

2.阿糖腺苷

3.三氮唑核苷

4.阿糖胞苷

5.聚肌胞苷酸(PolyI:C）

6.胞二磷膽堿返回目錄核酸類藥物概述在1869年，F(xiàn).Mischer從細(xì)胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，即現(xiàn)在被稱為核酸的物質(zhì)。1939年，E.Knapp等第一次用實驗方法證實核酸是生命遺傳的基礎(chǔ)物質(zhì)。1953年，Crirk和Watson則劃時代地提出核酸分子模型，揭開了研究核酸的嶄新序幕。核酸不僅攜帶有各種生物所特有的遺傳信息而且影響生物的蛋白質(zhì)合成和脂肪、糖類的代謝。核酸類藥物概述核酸是一種多聚體大分子，它的組成單元是核苷酸，將核苷酸中的磷酸基團(tuán)去掉，剩余部分稱核苷，核苷進(jìn)一步分解可生成戊糖和堿基。胰核酸酶胰、腸核苷酸酶核苷酶返回嘌呤核苷酸GMPAMP嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)返回目錄核酸類藥物概述核苷及其衍生物干擾病毒DNA的合成，治療病毒疾病。腺苷、肌苷、尿苷、核苷酸、脫氧核苷酸、雙丁酰環(huán)腺苷酸、胞二磷膽堿、核苷三磷酸等核酸組分及衍生物，是天然的代謝激活劑，有助于改善機(jī)體的物質(zhì)代謝和能量代謝，加速受損組織的修復(fù)。臨床廣泛用于放射病、血小板減少、急慢性肝炎、血細(xì)胞減少、心血管疾病等。輔酶A是調(diào)節(jié)糖、脂肪及蛋白質(zhì)代謝的重要因子，用于治療動脈硬化、脂肪肝、各種肝炎等。返回目錄核酸類藥物分類－具有天然結(jié)構(gòu)的核酸類物質(zhì)這些藥物多數(shù)是生物體自身能夠合成的物質(zhì)，在具有一定臨床功能的前提下，毒副作用小，它們的生產(chǎn)基本上都可以經(jīng)微生物發(fā)酵或從生物資源中提取。ATP：用于心肌炎、心肌梗死、心力衰竭、及動脈或冠狀動脈硬化、肝炎等的治療或輔助治療。肌苷：用于急慢性肝炎、肝硬化、白細(xì)胞減少、血小板減少等。核酸類藥物分類－具有天然結(jié)構(gòu)的核酸類物質(zhì)如：ATP、GTP、CTP、UTP、IMP、CoA、CoI(NAD+)

、CoII(NADP+)

。這類藥物有助于改善物質(zhì)代謝和能量平衡，修復(fù)受損組織，促使缺氧組織恢復(fù)正常生理機(jī)能。臨床上廣泛用于放射病、血小板減少癥、白細(xì)胞減少癥、急慢性肝炎、心血管疾病和肌肉萎縮等的治療。核酸類藥物分類－自然結(jié)構(gòu)核酸類物質(zhì)的類似物和

聚合物它們是當(dāng)今人類治療病毒、腫瘤、艾滋病的重要藥物，也是產(chǎn)生干擾素、免疫抑制的臨床藥物。主要有疊氮胸苷、阿糖腺苷、阿糖胞苷、聚肌胞等。核酸類藥物概述核酸類藥物則正是在恢復(fù)它們的正常代謝或干擾某些異常代謝中發(fā)揮作用的。高尿酸血癥：尿酸鹽結(jié)晶沉積于關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨及腎，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石和腎臟疾病。治療：別嘌呤醇核酸類藥物分類－自然結(jié)構(gòu)核酸類物質(zhì)的類似物和

聚合物它們大部分通過由自然結(jié)構(gòu)的核酸類物質(zhì)進(jìn)行半合成為結(jié)構(gòu)改造物，或者采用化學(xué)一酶合成法。珍奧核酸是什么？

前些年，珍奧核酸的廣告特別多。實際上，它們只不過是從動植物組織中提取的核酸類物質(zhì)，并不一定含有上述核酸類藥物。因而珍奧核酸是一種保健品，服用珍奧核酸起不到上述治療作用，保健品也不應(yīng)作為藥物使用。返回目錄（一）RNA的提取與制備

在工業(yè)上主要由RNA生產(chǎn)5’-核苷酸。RNA經(jīng)桔青酶作用可得鮮厚味強(qiáng)的5-’呈味核苷酸；在醫(yī)藥上，可治肝炎、心臟病、關(guān)節(jié)炎、抗癌和抗病毒；RNA還可應(yīng)用于洗滌劑、乳化劑、奶液和雪花膏等，在日用化妝品中，有潤膚養(yǎng)顏的效果；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，RNA的使用可使農(nóng)作物早熟和增產(chǎn)。（一）RNA的提取與制備1.RNA的工業(yè)來源從微生物中提取RNA，是工業(yè)上最實際和有效的方法，一些最常見的菌體含有豐富的核酸資源。通常在細(xì)菌中RNA占5％-25％，在酵母中占2.7％～15％，在霉菌中占0.7%~28%,面包酵母含RNA4.1％～7.2％。2.高RNA含量酵母菌體的篩選酵母菌體收率高，易于提取RNA?？梢詮淖匀唤绾Y選并可用誘變育種的方法提高酵母的RNA含量。

（一）RNA的提取與制備發(fā)酵法生產(chǎn)高含量RNA酵母及其RNA提取工藝流程見右圖。（一）RNA的提取與制備3．用工業(yè)廢水培養(yǎng)高含量RNA酵母使用工業(yè)廢水培養(yǎng)高含量RNA酵母減少環(huán)境污染，降低糧食消耗，如味精生產(chǎn)廢水中的成份基本上可供酵母生長。（一）RNA的提取與制備4.RNA提取實例返回目錄（二）DNA的提取與制備DNA，可以促進(jìn)細(xì)胞的活化，調(diào)節(jié)新陳代謝，延緩機(jī)體衰老，維護(hù)正常免疫功能有積極的作用。1．工業(yè)用DNA的提取

從冷凍魚精中提取。魚精中主要含有核蛋白、酶類以及多種微量元素。核蛋白的主要成分是脫氧核糖核酸(DNA)和堿性蛋白質(zhì)(魚精蛋白)，其中DNA占大約2／3。纖維狀DNA沉淀（二）DNA的提取與制備2．具有生物活性DNA的制備可從動物內(nèi)臟（肝、脾、胸腺）中提取制備，操作條件0～3℃。

動物內(nèi)臟加4倍量生理鹽水經(jīng)組織搗碎機(jī)搗碎1分鐘，勻漿于2500rpm離心30分鐘，沉淀用同樣體積的生理鹽水洗滌3次，每次洗滌后離心，將沉淀懸浮于20倍量的冷生理鹽水中，再搗碎3分鐘，加入2倍量5％十二烷基磺酸鈉，并攪拌2～3小時，在0℃2500rpm離心，在上層液中加入等體積的冷乙醇，離心即可得纖維狀DNA，再用冷乙醇和丙酮洗滌，減壓低溫干燥得粗品DNA。返回目錄（一）酶解法1.酶解法制備脫氧核苷酸（一）酶解法2.酶解法制備戊糖核苷酸.（一）酶解法3．雙酶法生產(chǎn)肌苷酸和鳥苷酸（I+G）。呈味核苷酸的主要品種是肌苷酸鈉和鳥苷酸鈉，商品名稱為（I+G），用核酸酶P1降解RNA可獲得GMP和AMP，其中AMP經(jīng)脫氨生成IMP。雙酶法生產(chǎn)肌苷酸和鳥苷酸的工藝流程（一）酶解法4．菌體自溶法生產(chǎn)核苷酸

磷酸二酯酶在合適的條件下降解細(xì)胞內(nèi)的RNA可產(chǎn)生5′-核苷酸。在國內(nèi)用谷氨酸產(chǎn)生菌體自溶法生產(chǎn)5′-核苷酸。工藝流程如下：（一）酶解法5．堿水解法生產(chǎn)2'、3'-混合核苷酸。用酶法降解RNA得到的是5’-核苷酸，可用于生產(chǎn)呈味核苷酸。2’、3’-混合核苷酸在醫(yī)藥上有它的特殊用途。對血小板減少，白血球減少癥和癌癥化療后升白血球均有較好療效。用堿水解RNA可產(chǎn)生2’、3’-混合核苷酸。實際上，是由于稀堿水解過程中，先形成一個中間環(huán)狀物2’、3’–環(huán)狀核苷酸，它很不穩(wěn)定，進(jìn)一步水解生成2’，3’–核苷酸。返回目錄（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸IMP生成總反應(yīng)過程①SAMP合成酶③IMP脫氫酶②SAMP裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成SAMP（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸1．發(fā)酵法生產(chǎn)肌苷酸（IMP）肌苷酸鈉是一種高效增鮮劑，在谷氨酸鈉中添加2%，鮮度可以增加3倍。因此在味精中添加肌苷酸鈉后成為第二代特鮮味精。

(1)產(chǎn)氨短桿菌嘌呤核苷酸生物合成途徑，代謝調(diào)控和肌苷酸發(fā)酵機(jī)制。（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸對5’-IMP的生物合成來說，關(guān)鍵的酶是PRPP轉(zhuǎn)酰胺酶，利用產(chǎn)氨短桿菌直接發(fā)酵法生產(chǎn)肌苷酸的關(guān)鍵：①使用腺嘌呤缺陷型菌株。②提供亞適量腺嘌呤從而解除了對PRPP轉(zhuǎn)酰胺酶的活性影響。③選育Mn2+不敏感性變異株④菌本身的5'-核苷酸降解酶活力低（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸2.發(fā)酵法生產(chǎn)黃苷酸（XMP）及酶法轉(zhuǎn)化成鳥苷酸（GMP）。

鳥苷酸鈉是比肌苷酸鈉更強(qiáng)的增鮮劑，它還是三氮唑核苷和無環(huán)鳥嘌呤的原料，因此在食品工業(yè)和制藥行業(yè)中需求量很大。然而直接發(fā)酵生產(chǎn)GMP產(chǎn)量很低，沒有生產(chǎn)價值。（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸黃苷酸（XMP）是鳥苷酸（GMP）的前體產(chǎn)物，可以通過累積黃苷酸（XMP），之后再用酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)GMP。菌種A：喪失GMP合成酶的鳥嘌呤缺陷型和腺嘌呤缺陷型。菌種B：5’-核苷酸分解力微弱，GMP合成酶活性強(qiáng).控制A、B菌接種比例，混合培養(yǎng)，大量產(chǎn)生XMP并高效轉(zhuǎn)化成GMP。返回目錄（三）半合成法制備核苷酸由于發(fā)酵法生產(chǎn)核苷的產(chǎn)率很高，因此可由發(fā)酵法生產(chǎn)核苷后經(jīng)提取，精制再經(jīng)磷酸化制取核苷酸。方法：將核苷懸浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷卻條件下加入氯化氧磷，進(jìn)行磷酸化。從核苷生成5‘-核苷酸收率可達(dá)90%。

返回目錄核苷的制備核苷是多種核苷類藥物的原料，這些藥物通常是生物自身能夠合成的組成遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似物，目前已用于臨床的此類藥物有幾十種另外，核苷的發(fā)酵法生產(chǎn)水平大大高于同類結(jié)構(gòu)核苷酸的發(fā)酵水平，因此肌苷酸鈉，鳥苷酸鈉可分別由肌苷和鳥苷經(jīng)化學(xué)磷酸化方法合成，ATP由腺苷酯法合成。返回目錄（一）RNA化學(xué)水解法制備核苷RNA以甲酰胺化學(xué)水解，樹脂分離、結(jié)晶，可制得4種核苷。返回目錄（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷發(fā)酵法生產(chǎn)核苷是近代發(fā)酵工程領(lǐng)域中的杰出成果，產(chǎn)率高，周期短，控制容易，產(chǎn)量大。菌種：枯草芽孢桿菌或短小芽孢桿菌變異株，嘌呤核苷分解活性低，而嘌呤核苷酸酶活性高。

枯草桿菌的嘌呤核苷酸合成途徑。ADPAMPGMPGTPGDPSAMPIMPXMPAMP脫氨酶IMP脫氫酶GMP還原酶SAMP合成酶PRPPAICARSAICARPRPPATPSAMP裂解酶GMP合成酶

（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷在右邊的合成途徑中，嘌呤核苷酸生物合成的第一個酶PRPP轉(zhuǎn)酰胺酶受AMP、ADP、以及腺嘌呤衍生物的強(qiáng)烈抑制而受鳥嘌呤衍生物的抑制很弱。IMP脫氫酶受最終產(chǎn)物GMP及鳥嘌呤衍生物反饋抑制，SAMP合成酶受AMP反饋抑制的?？莶輻U菌的腺嘌呤缺陷型，當(dāng)培養(yǎng)基中提供限量腺嘌呤時就累積肌苷。而枯草桿菌的腺嘌呤、黃嘌呤缺陷型，當(dāng)培養(yǎng)基中提供限量鳥嘌呤時就累積腺苷?？莶輻U菌的嘌呤核苷酸合成途徑PRPP轉(zhuǎn)酰胺酶1．發(fā)酵法生產(chǎn)肌苷（I或Iou）肌苷生產(chǎn)菌（AJ11102）遺傳性狀：①腺嘌呤缺陷型（A-）；②GMP還原酶缺失（GMPred-）；③磺胺脒抗性（SGr）；④精氨酸缺陷型（Arg-）。選育出從遺傳上解除正常代謝控制的理想菌株。肌苷產(chǎn)率達(dá)20g/L.1．發(fā)酵法生產(chǎn)肌苷（I或Iou）工藝要點：①保證培養(yǎng)基有充足N源。②短小芽孢桿菌受PO43-的抑制。③Mg2+、Ca2+

對肌苷生產(chǎn)有促進(jìn)作用。④提供的生長因子腺嘌呤或酵母粉必須亞適量。⑤發(fā)酵條件，30～34℃，pH6.0～6.2，高溶氧，低分壓。2．發(fā)酵法生產(chǎn)鳥苷和黃苷（G，X）鳥苷生產(chǎn)菌性狀：以肌苷產(chǎn)生菌為出發(fā)菌株，再增加德夸菌素抗性，解除GMP對酶PRPP轉(zhuǎn)酰胺酶、IMP脫氫酶、GMP合成酶的反饋抑制黃苷生產(chǎn)菌性狀與鳥苷產(chǎn)生菌株相類似，關(guān)鍵是要缺失GMP合成酶。選育鳥嘌呤和腺嘌呤雙重缺陷型（G-和A-），培養(yǎng)基中限量供給腺嘌呤、鳥嘌呤。3．發(fā)酵法生產(chǎn)腺苷（A或Ado）腺苷產(chǎn)生菌遺傳性狀：①腺嘌呤回復(fù)（A+）；②黃嘌呤缺陷（Xn-）；③AMP脫氨酶缺失；④GMP還原酶(GMPred-)缺失；⑤抗8雜氮黃嘌呤（8AXr）注意防止黃嘌呤缺陷型標(biāo)記的回復(fù)，保存期間斜面的反復(fù)移植是黃嘌呤回復(fù)，腺苷產(chǎn)量下降的主要原因。3．發(fā)酵法生產(chǎn)腺苷（A或Ado）小結(jié)：肌苷發(fā)酵的生產(chǎn)菌種包括棒狀桿菌、芽孢桿菌、枯草桿菌、產(chǎn)氨短桿菌等。以產(chǎn)氨短桿菌為出發(fā)株，用發(fā)酵法直接產(chǎn)生AMP或GMP是很困難的。因為其生物合成途徑經(jīng)IMP然后分成兩條直鏈途徑，最終合成AMP和GMP。而使用枯草桿菌為出發(fā)株，其合成途徑經(jīng)IMP分成兩條環(huán)形途徑，只要阻塞某一代謝途徑，就能產(chǎn)生另一途徑相應(yīng)累積產(chǎn)物。返回目錄（一）疊氮胸苷（AZT）商品名：Refrovir，中文商品名齊多夫定。是第一種被美國FDA批準(zhǔn)用于臨床的治療艾滋病的新藥。藥理作用：在體內(nèi)經(jīng)磷酸化后生成疊氮胸苷酸，取代了正常的胸嘧啶核苷酸（TMP）參與病毒DNA合成，而含AZT成分的DNA不能繼續(xù)復(fù)制，從而阻止病毒增殖。（一）疊氮胸苷（AZT）化學(xué)合成，起始原料是胸苷，成本高。（一）疊氮胸苷（AZT）AZT的常見付作用為貧血、白血球減少，有32%的患者服藥后引起骨髓壞死癥，破壞人體造血功能。1990年5月《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》發(fā)表了第2個治療愛滋病的藥物，稱雙脫氧肌苷（DDI），商品名稱Videx，由美國國立癌癥研究所于1985年發(fā)現(xiàn)的。（一）疊氮胸苷（AZT）DDI的化學(xué)結(jié)構(gòu)和藥理活性與AZT相似，治療艾滋病的效果與AZT相同。DDI的抗病毒作用，是通過減慢HIV在人體細(xì)胞中的復(fù)制（或繁殖）速度和在免疫系統(tǒng)中的擴(kuò)散（或傳播）速度。DDI的治療效果比AZT好，極少發(fā)現(xiàn)毒性反應(yīng)，大劑量給藥時，發(fā)生外周神經(jīng)痛和胰腺炎。（一）疊氮胸苷（AZT）后來，美國又批準(zhǔn)一個治療艾滋病的新藥，稱為雙脫氧胸苷（DDS），是HIV復(fù)制的抑制劑，可代替AZT。在體內(nèi)，通過細(xì)胞酶的作用，轉(zhuǎn)化成有抗病毒活性的雙脫氧三磷酸腺苷（ddATP），干擾逆轉(zhuǎn)錄酶而阻止HIV的復(fù)制。臨床驗證，DDS使CD4細(xì)胞數(shù)目增多，延長生存時間，減少致病菌感染的發(fā)病率，可作為抗HIV的首選藥物。返回目錄（二）阿糖腺苷化學(xué)名稱為9－β－D－阿拉伯呋喃糖腺嘌呤。或稱腺嘌呤阿拉伯糖苷.（二）阿糖腺苷－作用與用途阿糖腺苷是廣譜DNA病毒抑制劑，臨床上用于治療皰疹性角膜炎，單純皰疹病毒感染引起的腦炎和乙型肝炎，與IFN一樣，能夠直接作用于病毒。作用機(jī)理：阿糖腺苷在體內(nèi)受激酶作用生成阿糖腺三磷，是脫氧腺三磷（dATP）的拮抗物，從而阻抑了以dATP為底物的病毒DNA聚合酶的活力。（二）阿糖腺苷(1)酶—化學(xué)合成法以尿苷為原料經(jīng)氧氯化磷和二甲基甲酰胺反應(yīng)，生成氧橋化合物，在堿性水溶液中水解成阿糖尿苷，然后加入尿苷磷酸化酶，使之生成阿糖-1-磷酸，再加入腺嘌呤和嘌呤核苷磷酸化酶，使轉(zhuǎn)化為阿糖腺苷（二）阿糖腺苷酶法合成阿糖腺苷，選育了一株優(yōu)秀菌株產(chǎn)氣腸桿菌（Enterbacteraerogens）