多肽PEGylation - 化学方法和生物学应用
2017-10-24

    虽然多肽在药物化学上具有中重要作用,它们在体内的应用受到一定的限制。这些限制具体表现为:体内蛋白酶会快速降解多肽;多肽会引起体内抗原反应;生物体的肾小球会将多肽过滤。将多肽和大分子绑定之后可以突破这些限制。多肽分子的有效体积得以增加,相应的肾清除作用将减小。多肽的表面被大分子屏蔽,从而其免受蛋白酶的水解。从这些方面而言,PEG是最符合要求的大分子。将PEG与多肽以共价键连接称之为Pegylation,它将改进原多肽的溶解性、稳定性、应用性和生物体内兼容性等性质。

 

    PEG是化学上是惰性的,并且具有较低生物免疫性。Pegylation之后,多肽因憎水作用而被柔韧灵活的PEG链缠绕。与此同时PEG链与周围的水分子立即形成氢键。上述过程导致原多肽的体积增大,在水中的溶解度增强,同时其表面可降解位点被屏蔽。研究表明PEG 30K或者更大的分子量的PEG与多肽绑定后,能有效降低其被肾脏过滤的概率。聚乙二醇修饰α-2a能提高宿主的抗原呈递和激活免疫细胞(α-2a是一种抗病毒干扰素,主要用于治疗B型和C型肝炎)。多肽在体内循环的半衰期也会因PEG的修饰二增加很多倍。例如,将IFN-α2b用PEG 40K绑定后,它在SD大鼠血清中的半衰期提高到原来的330倍。而且其体内半衰期与所绑定的PEG分子的大小和数量呈一定关系,此点被药学家证实。

 

    Pegylation的缺点也是同时存在的。科学家在Pegylation策略中经常要面对的问题是如何最大屏蔽多肽表面且不封闭其活性位点。这个问题可以通过更加理性地设计多肽-PEG底物来解决。从这方面来说,专一性位点PEG修饰很重要。另一个缺点是PEG是高分子混合物且具有多分子分散性,这导致分析表征上的问题。此外PEG的不可降解性将导致体内应用方面的一些副作用。

 

    多肽可以在其各种不同的位点PEG衍生化。其N端PEG衍生化可以直接PEG酸偶联或者由NCL反应(如果N端为Cys)来实现。多肽C端的PEG衍生化比较复杂。一种方法是将其C端先修饰成巯基取代的酸,然后与砜基叠氮PEG试剂反应来实现。另外一种方法是将多肽的C端先修饰为酰肼,然后与丙酮酰基PEG试剂反应来实现。另外,将肽链内嵌入含有特定官能团的非天然氨基酸,肽链几乎可以实现在任何位点上的Pegylation。就此而言,三类化学反应常常被用到。

   1)Click Chemistery,发生于叠氮PEG试剂和含炔基侧链的多肽;反过来也可行。

   2)Sonogashira偶联,发生于碘代苯PEG试剂和含炔基侧链的多肽;反过来也可行。

   3)Suzuki-Miyaura偶联,发生于碘代苯PEG试剂和含芳基硼酸侧链的多肽;反过来也可行。

 

    以上各种Pegylation技术都在中肽生化有限公司得以很好应用以满足客户的不同需求。