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1、基因工程细胞因子类药物, 基因工程细胞因子类药物简介 用于治疗肿瘤的基因工程细胞因子 基因工程细胞因子类药物的开发研究,第一讲 基因工程细胞因子类 药物 简介,基因工程细胞因子类药物是利用DNA重组技术生产的一种蛋白质类药物。它是随DNA重组技术的发展而出现的新型药物。利用基因工程技术，人们可以创造出崭新的产品、生产出过去常规技术难以获得的大量产品或更有效地生产现有产品。最先应用基因工程技术的产业领域就是制药业，而其产品主要又是细胞因子。,一人类细胞因子,1慨念 （1）细胞因子是体内细胞之间相互作用的主要介质，在机体的免疫应答、炎症反应、造血功能，乃至胚胎发生、生长发育等各个方面都起着关键作用
2、。 （2）是一大类调节细胞功能的蛋白质，其种类繁多。而且随着人们对其的研究的深入不断有新成员发现。 （3）曾用名单核细胞因子、淋巴介素、白细胞介素等等。现已将各种能调节免疫系统的因子如白细胞介素类及生长因子类统称为细胞因子。 （4）细胞因子是一类化学信使，具有许多共性和特性，有别于如激素类的其它活性蛋白，所有细胞因子都是低分子量的多肽，其分子量一般小于80KD，常有糖基化修饰。,2功能及作用 （1）细胞因子能调节细胞生长，其中有些具有抑制生长或细胞毒作用，还有一些能刺激多种细胞增殖，所以也称之为生长因子。 （2）细胞因子的作用方式是以自分泌方式作用于分泌它们的细胞，或以旁分泌方式作用于附近细胞
3、。其作用是首先和细胞表面的受体结合，然后把信号传递到细胞核，从而触发或者抑制某些基因的转录，最终改变细胞中蛋白质合成的模式。这些分子水平的变化导致细胞行为发生变化。如细胞增殖、生长抑制、杀灭肿瘤细胞的活性增强和抗体产生增加等。 （3）是一种多功能调节剂，它们互相之间的关系错综复杂。它们在体内的作用不是孤立的,由一个复杂的细胞因子网络组成。在该网络中,一种细胞因子的产生将影响其它细胞因子的产生或影响细胞对其它细胞因子的反应。 （4）细胞因子或其受体的异常增多、减少，异常分布或细胞因子网络失衡常常与疾病相关。,二基因工程细胞因子类药物现状,1由于基因工程药物具有广泛的应用价值和发展前景，虽然研究开
4、发前期投资很高，但其产品增值量大，产品投放市场后能较快收回研究开发成本，可很快产生巨大的经济效益。这就极大地促进了生物技术公司的发展。,2目前发展起来的基因工程细胞因子药物主要有： 干扰素（、） 胰岛素生长因子 白细胞介素（IL）系列 肿瘤坏死因子（TNF） 促红细胞生成素（EPO） 集落刺激因子（G-CSF、M-CSF、GM-CSF） 表皮生长因子（EGF） 血小板生长因子（PDGF） 成纤维细胞生长因子（FGF） 神经生长因子（NGF） 结蹄组织生长因子（CTGF）及心钠素等。,3现在美国FDA批准上市的基因工程细胞因子药物有、干扰素、EPO、G-CSF、GM-CSF、IL-2等10多种，
5、此外还有多种白介素、集落刺激因子、神经生长因子、成纤维细胞生长因子、胰岛素生长因子、干扰素等数十种产品已分别进行I、II、III期临床研究，逐步投放市场。,4我国基因工程药物的开发研究自80年代末开始兴起，90年代逐步进入发展高峰，重点研制和开发的基因工程细胞因子药物有干扰素、新型干扰素（、）、促红细胞生成素（EPO）、白细胞介素2、新型白细胞介素2、白细胞介素3、4、6、11、12、13、肿瘤坏死因子、集落刺激因子（G-CSF、M-CSF、GM-CSF）、人表皮生长因子、人血小板生长因子、结蹄组织生长因子、成纤维细胞生长因子、神经生长因子、成骨细胞生长因子、血管生成抑制因子、甲状旁腺素及水蛭
6、素等。,5集落刺激因子是目前我国研制开发最为活跃的重组细胞因子，前后已有十余家研制成功G-CSF及GM-CSF获得新药证书和生产文号，投放市场。,三 主要的细胞因子药物 1 重组人干扰素（rHu INF） 2重组人白细胞介素（rHu IL） 3 重组人集落刺激因子（rHu CSF）,1重组人干扰素（rHu INF） （1） 干扰素是一组多功能的细胞因子，根据其结构和来源分为INF-、 INF-、 INF-三种。 （2） 干扰素为多基因产物，分为1、2等许多亚型。干扰素和基因结构及功能相似，其氨基酸组成上有近30%的同源性，并结合同一受体，在临床上的作用较为接近。 （3） 干扰素与前二者在结构及
7、功能上有很大差异，在氨基酸水平上有99%的差异，分子中无二硫键。INF-是一种免疫干扰素，主要作用是参与免疫调节，与INF-和 INF-有协调作用。,（4）干扰素和分别由白细胞和成纤维细胞产生。干扰主要由活化的T细胞、NK细胞产生。目前干扰素基因工程药物有IFN-1b、-2a、-2b及IFN- 。 （5）临床应用 1b主要具有抗病毒作用，用于治疗乙型及丙型肝炎； 2a主要用于毛细胞白血病和卡波氏肉瘤； 2b用于多发性骨髓瘤、恶性黑色素瘤、毛细胞白血病及喉乳头状瘤； IFN-除具有抗病毒和抑制细胞生长活性外，主要是对免疫系统作用，临床应用于宫颈癌、生殖器疣、慢性肉芽肿和病毒感染及某些肿瘤。,2重
8、组人白细胞介素（rHu IL） （1）白细胞介素为介导白细胞间相互作用的一类细胞因子。 （2）此外，还参加其它细胞的相互作用，如造血干细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、神经细胞、成骨及破骨细胞等。,（3）至今已发现和命名的有白介素1至18，还将有更多的白介素被发现。 IL-1、IL-6、IL-8由单核巨噬细胞或成纤维细胞产生; IL-7和IL-11由骨髓基质细胞产生; IL-10和IL-12由B细胞产生; 其余的IL均由活化的T细胞产生。 （4）目前重组IL的研制和开发发展很快，其中主要有IL-2、IL-1、IL-3、IL-4、IL-6、IL-11、IL-12、IL-13和IL-18。正式批准生
9、产的仅有天然IL-2和新型IL-2两种。IL-1、IL-3、IL-4和IL-6国外已进入临床试验，有的已进入试生产。目前正在实验室研究阶段的有IL-11、IL-12、IL-13和IL-18，其中有的已进入中试阶段。这些类型的白介素我国也正在开发研究之中。,3重组人集落刺激因子（rHu CSF） （1）集落刺激因子（Colony Stimulating Factor）是一组控制粒细胞、单核-巨噬细胞及相关造血细胞增殖和分化的糖蛋白。 （2）有四种不同的CSF，即粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（G M-CSF）和多潜能集落刺激因子（
10、Multi-CSF）,后者又称为白细胞介素3。这四种CSF的DNA序列和氨基酸序列没有同原性，其作用的细胞受体也不相同。现除M-CSF外，其余3种CSF的重组产品均已研制成功，G-CSF及GM-CSF重组制品已大量投放市场。,（3）以GM-CSF为例，人的GM-CSF全基因长约2.5kb,含有4个外显子和3个内含子，定位于人第5号染色体长臂IL-3基因下游。非糖基化的GM-CSF由127个氨基酸组成，rHu CSF的分子量为14500。 1985年克隆到人GM-CSF的cDNA，并在哺乳类动物细胞中得到表达。 （4）临床作用及应用情况 rHu CSF能促进骨髓内嗜中性粒细胞、单核细胞、巨核细胞
11、系的发育、成熟和增殖，增加外周血成熟的粒细胞、单核吞噬细胞的功能，增强T细胞介导的细胞毒作用，并对免疫效应细胞产生复杂的调节作用。 主要用于肿瘤化疗和放疗后所致的造血障碍、艾滋病、骨髓移植、骨髓异常增生综合症(MDS)、再生障碍性贫血及免疫功能低下等症的治疗。,四结语,随着基因工程细胞因子类药物的不断深入研究及开发，已经显示出其广阔的应用前景及巨大的社会效益与经济效益。其发展带动了整个制药业的快速发展。 1、重组新发现的与人类疾病密切相关的细胞因子，开发新药； 2、现有产品从基因改造到载体和菌种选择、构建高效表达系统及革新发酵、纯化程序，提高产量降低成本； 3、扩大临床应用及与其它药物联合使用
12、； 4、构建双基因表达系统即细胞因子融合蛋白，扩大临床应用范围，并可提高其生物学作用10到20倍。 5、在肿瘤治疗方面的应用发展很快，出现了新的希望。 可以预见，随着分子生物学技术的迅猛发展，基因工程细胞因子类药物在新世纪中将会显示出更为重要的作用。,第二讲 用于治疗肿瘤的 基因工程细胞因子,细 胞 因 子 与 肿 瘤 一、细胞因子与肿瘤的发生密切相关 二、细胞因子与肿瘤转移 三、可望用于肿瘤治疗的细胞因子 四、结 语, 肿瘤的流行病学研究揭示,肿瘤是一个细胞的后代经过各自互不依赖的变化,多步骤累积而产生的结果。恶性细胞转化的关键是从正常生长调控机制中摆脱。转化细胞的生长因子依赖性和接触性抑制
13、丧失。, 细胞因子是由造血系统、免疫系统或炎症反应中的活化细胞产生的能调节细胞分化、增殖和诱导细胞发挥功能，具有高活性多功能的低分子量多肽、蛋白质或糖蛋白，细胞因子单体的分子量从5KD到60KD不等，一般不超过80KD。细胞因子之间相互诱导、相互调节、相互拮抗、相加或协同作用构成了细胞因子网络。细胞因子网络的调节作用在免疫应答和炎症反应的发生、发展和转归、造血系统的分化发育以及肿瘤的发生、发展等方面起着重要作用。, 肿瘤的发生、发展和细胞因子有着密不可分的联系。许多细胞因子参与了肿瘤发生和转归的信号传递途径。有的癌基因则与细胞因子或是细胞因子受体基因有同源性。另一方面，许多细胞因子则又具有抑制
14、细胞转化，阻止恶性细胞转移或者是直接杀伤肿瘤细胞的能力。,一、细胞因子与肿瘤的发生密切相关, 研究已经发现了很多生长因子型的癌基因，它们包括v-sis，int-1与int-2以及hst等多种癌基因。 1.v-sis基因-猿猴肉瘤病毒癌基因. 2.int-1与int-2癌基因-逆转录病毒的整合位点。 3.人hst基因-人类胃癌或kaposi肉瘤中寻找新的癌基因时发现。 另外，一部分生长因子基因在一定条件下可能起到癌基因的作用。这些基因包括FGF-5基因，碱性FGF基因，TGF-基因，EGF基因等。,二、 细胞因子与肿瘤转移, 肿瘤侵袭是一种主动过程，需要肿瘤细胞的运动。 1.自泌运动因子(AMF
15、)-刺激肿瘤细胞的运动,如黑色素瘤自泌运动因子。 2.胰岛素样生长因子(IGF)-刺激人黑色素瘤细胞. 3.神经生长因子(NGF)-刺激小鼠胚胎癌细胞.,三、可望用于肿瘤治疗的细胞因子, 已经证实很多细胞因子具有治疗肿瘤的作用，包括IFN-，IFN-，IL-2，IL-4，IL-6，IL-12，IL-18，GM-CSF，G-CSF，M-CSF，TNF-等，其中IFN-，IFN-，IL-2， GM-CSF，G-CSF，TNF-已批准上市用于肿瘤治疗。,表1: 用于治疗肿瘤的细胞因子现状制剂名称 制剂名称 开发厂家 适应症(开发现状和时间) IL-2 日盐野义,美Chiro 血管肉瘤(上市92)，肾
16、细胞癌(94), HIV（96） IL-3 SENDO 小细胞肺癌化疗后血小板减少( 95) IL-3/GM-CSF 美 Immunex 肉瘤化疗后造血（ 94） IL-3/白喉毒素 美 Minnesoda 大学 急性髓样白血病（开发96） IL-4 美先灵 非小细胞肺癌，胃癌，HIV ( 96) IL-6 美Serono Lab. 多发性骨髓瘤，急性髓样白血病（ 96） IL-6/白喉青素 美Seragen 骨髓瘤 Kaposi肉瘤（临床前研究93） IL-7瘤苗 美Targeted Genetics 恶性黑色素瘤（ 96） IL-11 山之内，美Genetics 化疗,放疗后血小板减少( 96,FDA生产认可审查) IL-12 山之内,美Genetics 瑞士Hoffmann-La,抗癌,HIV (临床试验96) 肾细胞癌 (临床试
