第一篇：酰胺缩合剂在制药合成工业中的大规模应用(二)-1118
酰胺缩合剂在制药合成工业中的大规模应用(系列之二)
上期介绍了由酰氯形成酰胺键的应用情况，本期将介绍由羧酸酐和碳酸酐形成酰胺键的机理和大规模应用情况。
由酸酐缩合形成酰胺键
一、羧酸酐/碳酸酐
由混合酸酐合成酰胺键是最古老的方法之一，只有酰氯和酰基叠氮的方法要早于它。以碳为基础的混合酸酐根据活化试剂类型的不同可以分为混合羧酸酐和混合碳酸酐两大类（图1）。
图1.由混合羧酸酐和碳酸酐形成酰胺键的试剂
1.分类
1）混合羧酸酐
通常由乙酸酐或特戊酰氯试剂可以生成混合羧酸酐，和羧酸混合酸酐相比，存在有两个主要的缺点：1）要区域化学选择性控制，但该缺点可以通过增加形成混合酸酐试剂的立体位阻来控制；2）会发生歧化作用生成两种对称酸酐的混合物，但歧化作用可以通过在与胺反应前形成混合酸酐来避免。
2）混合碳酸酐
羧酸和氯甲酸酯或EEDQ反应可以得到混合碳酸酐，这些底物的两个羰基是不等价的，胺通常会加成到所需要的羰基上，这是由于不希望的那个羰基（如，碳酸盐）亲电性差的原因。这也是氯甲酸乙酯对酰胺键有较好的选择性的原因，尽管它没有大的立体位阻。
通常将制备这些混合酸酐的试剂加到酸溶液中，反应中要加碱，如，N-甲基吗啉（NMM）或N-甲基哌啶，这些混合酸酐通常不需要分离就直接跟胺发生缩合反应。
2.应用比较
1)乙酸酐
乙酸酐（Ac2O）作为一种亲电试剂，常常大规模应用于胺的酰化。但在酰胺缩合反应中，它很少作为酸的活化试剂，因为形成的混合酸酐在与胺反应时区域选择性较差。2)特戊酰氯
特戊酰氯（PivCl）或三甲基乙酰氯在酰胺缩合中常常被大规模应用于酸活化。特戊酰氯形成的混合酸酐具有较大的空间位阻，和胺反应有利于区域选择性。PivCl是手性胺助剂（噁唑烷酮类化合物或者伪麻黄碱）在工业规模上酰化的首选缩合剂。PivCl用于大规模的好处在于它的价廉、应用广泛，且经处理后得到的副产物特戊酸是无毒的。但作为一个酰氯，它有刺激性，皮肤接触后会导致化学灼伤，大量应用时要保持良好的通风。3）氯甲酸乙酯
氯甲酸乙酯（ECF）作为缩合剂已被大规模应用，虽然比氯甲酸异丁酯（IBCF）要稍微少些。ECF的优点主要在于其价廉（比IBCF要便宜）且应用广泛。虽然这个试剂比类似物IBCF毒性大，更容易挥发，但它的副产物（EtOH和CO2）相对要温和，特别是其副产物EtOH相比于IBCF的副产物异丁醇更容易用水除去。在密闭容器内反应时副产物CO2要及时除去以免容器内压力过大。4）氯甲酸异丁酯
氯甲酸异丁酯（IBCF）在大规模酰胺键合成中应用较普遍，该试剂能够批量获得且价格不贵。相比于氯甲酸乙酯，异丁酯毒性小且由它形成的混合酸酐在与胺反应时表现出更强的选择性，这是因为异丁基比乙基的立体位阻更大。它的副产物异丁醇和CO2毒性较小。5）Boc酸酐
Boc酸酐，又名二碳酸二叔丁酯（Boc2O）对于大规模酰胺合成来说不是常用的酸活化试剂，它的熔点很低（23 ℃），更易成为液态。6）EEDQ 2-乙氧基-1-乙氧羰基-1,2-二氢喹啉（EEDQ）早在1968年用于酰胺缩合，它可以活化 羧酸形成与氯甲酸乙酯同样的混合酸酐（Scheme 1）。EEDQ和CDI及碳二亚胺类相似，它们不需要加额外的碱来促使酰胺键的形成。这个试剂相对比较便宜、易获得，且它的副产物（喹啉、EtOH）可以通过酸水提取除去。尽管EEDQ应用较早，但在同行评议的文献中大规模应用的只有一例。
Scheme 1.EEDQ活化酸生成酰胺键的机理
二、应用实例
1.乙酸酐
Scheme 2.乙酸酐活化对称的二羧酸
如上述所说，乙酸酐不是一个常用的活化酸试剂来制备酰胺。但是，辉瑞制药公司子公司帕克戴维斯（Parke-Davis）Hoekstra等人在合成普瑞巴林（Lyrica®）过程中就应用了这个例子（Scheme 2）。普瑞巴林作为γ-氨基丁酸受体激动剂，用于治疗癫痫、神经痛、焦虑症等中枢神经系统疾病，2022年上市。3-异丁基戊二酸（51）和乙酸酐加热回流环合得到对称的酸酐52，过量的Ac2O（和AcOH副产物）通过蒸馏除去，酸酐用氨水处理得到酰胺53。蒸去MTBE，残余的反应液酸化至pH 1，酰胺直接从反应混合物中结晶得到。（Hoekstra, M.S.;Sobieray, D.M.;Schwindt, M.A.;et al.Org.Proc.Res.Dev., 1997, 1, 26.）2.特戊酰氯（PivCl）
Neurocrine Biosciences生物制药公司的Li等人通过PivCl介导的酸55和伪麻黄碱56的缩合来合成得到酰胺57，并进而得到镇静剂戊诺酰胺（Valnoctamide, 59）。其合成路线见Scheme 3。
Scheme 3.PivCl介导的酸55和伪麻黄碱的缩合
在冷却的酸55和Et3N的二氯甲烷溶液中加入PivCl制备混合酸酐。在混合酸酐溶液中加入Et3N后分次加入伪麻黄碱，维持反应液温度在5 ℃以下。胺以固体形式加入以减少反应体积，产生的N,O-二酰化副产物不到1%，连续用酸、碱处理以除去剩余的缩合反应物和试剂，浓缩有机层得到伪麻黄碱酰胺57的油状物，可获得定量收率。有趣的是，α-取代的酸能使缩合的区域选择性反转。伪麻黄碱加到由α-乙基酸58生成的混合酸酐60中，得到的是不希望的酰化产物61（。Li, B.-F.;Hughes, R.M.;Le, J.;et al.Org.Proc.Res.Dev., 2022, 13, 463.）
还有一种形成混合酸酐的方法是将PivCl加入到酸和胺混合的溶液中也是可行的。惠氏公司（Wyeth）Alimardanov等用这种方法缩合丙烯酸62和手性噁唑烷酮63（Scheme 4）。
Scheme 4.通过PivCl活化酸制备手性噁唑烷酮的N-酰化
采用一锅煮的方法，酸和噁唑烷酮在THF溶液中和LiCl预先混匀，冷却后依次加入PivCl和Et3N，反应结束后经后处理，用异丙醇/水重结晶得到酰胺64，收率为93%。（Alimardanov, A.;Nikitenko, A.;Connolly, T.J.;et al.Org.Proc.Res.Dev., 2022, 13, 1161.）。这个缩合反应的条件是来自于Merk早先发表的一篇工艺研究文献，即由PivCl，LiCl和Et3N介导的2-噁唑烷酮的N-酰化。（Ho, G.-J.;Mathre, D.J.J.Org.Chem., 1995, 60, 2271.）
3.氯甲酸乙酯（ECF）
Scheme 5.丝氨酸衍生物和2-氯乙胺用ECF缩合
百时美施贵宝公司（Bristol-Myers Squibb）的Davulcu和Parsons等用氯甲酸乙酯（ECF）缩合丝氨酸65和2-氯乙胺盐酸盐66，得到化合物69，一种人生长激素促分泌素受体激动剂（Scheme 5）。丝氨酸65先和稍过量的ECF，NMM反应生成混合酸酐，再次加入NMM后加入2-氯乙胺，它能化学选择性加成到混合酸酐中，反应温度在-30 ℃-0 ℃之间，反应中未检测到不需要羰基上的加成副产物。经水处理可以使过量的氯乙胺转化成乙醇胺，它和由氯甲酸乙酯生成的乙醇一道被提取至水中。实际上作为缩合剂，氯甲酸乙酯比氯甲酸异丁酯用的多，因为后者产生的异丁酸在水溶液中不易除去。酰胺67的溶液经过四步反应生成四唑化合物68，收率为75%。（Davulco, A.H.;McLeod, D.D.;Li, J;et al.J.Org.Chem., 2022, 74, 4068.）
4.氯甲酸异丁酯（IBCF）
Scheme 6.IBCF介导的脯氨酸79和环丙胺80的缩合反应
勃林格殷格翰公司（Boehringer-Ingelheim）的Busacca和他的同事合成了HCV蛋白酶抑制剂82，由脯氨酸79和环丙胺80酰胺缩合，然后甲酯水解得到（Scheme 6）。最初79和80的缩合反应是采用EDC/HOBt作缩合剂，得到高收率的酰胺81，但是HOBt价格相对较贵且对冲击敏感，而后者会带来运输和储存的限制。用HOBt替代品和EDC一起作缩合剂，会检测到脯氨酸的差向异构化。最终课题组采用价廉的IBCF代替EDC/HOBt，在酸活化和胺化时通过控制反应温度，得到光学纯的酰胺81。氯甲酸酯慢慢地加到脯氨酸79和NMM的THF溶液中，控制反应温度为-10 ℃。产生的混合酸酐依次和环丙胺盐80和另外的NMM反应，控制反应温度为-8 ℃以下。升温至10 ℃，反应结束后经水处理和溶剂萃取，用EtOH水溶液结晶得到酰胺81，收率为88%。（Busacca, C.A.;Wei, X.;Haddad, N.;et al.Asian J.Org.Chem., 2022, 1, 80.）5.Boc酸酐
Scheme 7.地那列汀（Denagliptin）合成路线中由Boc2O介导的缩合反应
葛兰素史克公司（GlaxoSmithKline）的Patterson等人在II型糖尿病候选药物地那列汀（Denagliptin, 87）合成路线中采用Boc2O将酸83转化成酰胺86（Scheme 7）。最初酸83，Boc2O和吡啶反应得到等量的混合酸酐84和对称的酸酐85。加入氨水溶液，使混合酸酐转化成所需的酰胺86，而对称酸酐的胺解得到一个当量的酰胺和酸。既然酸83全部转化成酰胺86不需要加额外的试剂，认为再生成的酸可以通过Boc2O重新循环成酸酐的反应速率要优于Boc2O和胺的副反应。这个依据和另一个实验结果是一致的，即在Boc2O加入前加NH4OH溶液，酰胺缩合总的转化率可以达到80%以上。在大规模生产上，酸酐84和85及NH4OH溶液预先形成的混合物会导致较强的CO2生成。25 ℃反应3 h后，经过后处理及重结晶得到酰胺86（95.6 kg，96%）。（Patterson, D.E.;Powers, J.D.;LeBlanc, M.;et al.Org.Proc.Res.Dev., 2022, 13, 900.）
6.EEDQ
Scheme 8.酰胺90的合成路线中EEDQ作为活化试剂
强生公司（Johnson & Johnson）的Omerod等报道了在合成胆囊收缩素-2受体拮抗剂91的合成过程中就应用EEDQ作酰胺缩合剂（Scheme 8）。研究工艺的团队在氨基酸88和苯胺89的大规模缩合过程中作为外消旋化的替代试剂发现了EEDQ，在加入苯胺前先用EEDQ活化氨基酸会导致CO2和高达20%的88乙酯化合物，该副反应可以通过在1:1的氨基酸和苯胺混合物中加入EEDQ来避免，得到酰胺90，基本不会产生外消旋化且重复性好，用丙二醇单乙醚重结晶90，收率为92%。（Ormerod, D.;Willemsens, B.;Mermans, R.;et al.Org.Proc.Res.Dev., 2022, 9, 499.）
第二篇：在全县申报规模以上工业会议上的讲话
在全县申报规模以上工业会议上的讲话
县经信局局长宋耀明
一、要充分认识申报规模企业的意义
1、申报规模企业是县域经济考核的需要。工业是县域经济增长的主要支撑力量，工业发展主要是依靠规模以上工业企业的发展，主要体现在企业户数的增加，企业规模的壮大。由于国家统计局从2022年开始将规模以上工业企业入库标准由年主营业务收入500万元调高到2000万元，从而给我县规模以上工业企业总数和入库工作带来较大影响。2022年底，我县规模以上工业企业由原来的119家，下降到58家，这在全市排名倒数第二位（荆州区130家、松滋市88家、沙市区86家、公安县78家、石首市75家、洪湖市59家、监利县58家、江陵县27家）。规模企业少，已经严重影响了我县在全省县域经济考核中的排名。
2、申报规模企业是我县工业快速发展的需要。近两年来，我县切实加大了招商引资和技术改造力度，引进和培育了一大批科技含量高、市场前景好的企业。为此，县委县政府为2022年的工业经济工作提出了“5433工程”，即全年完成新引进工业项目50个，到位资金40亿，新增规模以上工业企业30家，在建工业项目30个。
二、要明确规模以上企业的相关优惠政策
（一）新增规模企业，对所在乡镇区给予奖励。从2022年
起，对新列为规上工业企业（年主营业务收入达到2000万元以上，下同），经县经信局和统计部门核实，由县两级财政给予所在乡镇区一次性2万元奖励。（监政发〔2022〕13号）
（二）规上企业建设项目优先享受优惠政策支持。
1、对上级的各项专项扶持资金，或向上级申报有关支持工业企业的技改贴息项目、技术创新项目、贷款贴息项目以及企业专项资金或发展基金等，优先支持规模口工业企业。
2、中小企业发展专项资金主要用于：发展规模工业企业的奖励；规模工业企业技术改造项目的扶持；规模工业企业提高自主创新能力的奖励。
（三）规上企业优先用电用水用地等支持。
1.电力供应紧张时期，优先安排规上企业用电指标；规上企业因企业发展，需要电力扩容，优先给予保证。
2.项目或企业进入工业园区发展，优先考虑投产达产后是否达到规上企业标准；投产达产后达不到规上企业标准的，原则上不安排进入工业园区。
3.优先帮助解决规上企业的信贷支持。对规上企业优先列入银企合作及丰利担保公司担保贷款推荐名单，帮助协调解决其在生产经营中的有关贷款资金问题。
（四）凡是规模工业企业均由县级领导对口联系，协调矛盾，帮助解决实际问题，引导企业做大做强。
（五）开辟办证“绿色通道”。凡是我县规模口工业企业的，在办理相关证件时可享受优先办理权。县政务服务中心及有审批权但未在县政务服务中心开设服务窗口的部门，为企业办理各项业务开辟“绿色通道”，提供优质、快捷服务，办理时限原则上要比公开对外承诺的时限缩短。
二、要认真摸排核查，规范引导规下企业升级为规上企业
（一）积极引导符合条件的规下企业升级为规上企业。
1.从企业实际出发，实施“强强组合”、“强强联合”，组建有几个或多个企业成立达到年主营业务收入2000万元以上符合规上企业条件的股份公司。
2.引导尚未达到年主营业务收入2000万元以上的强势企业运用收购、兼并、重组、转让等方式，通过做大升级成为规上企业。
3.做好开展技改扩能达规企业的服务，推动企业技改顺利开展，促使企业尽早达规。
4.抓好即将竣工投产企业服务，具体帮助企业解决即将竣工投产要解决的具体问题，促使企业尽早达规升级。
5.发挥产业龙头和企业龙头带动作用，做好培育工作，做大做强产业链延伸的有关企业，推动企业升级达规。
（二）依法依规对企业引导监管。
1.对已具备规上条件的企业，因虚报、瞒报、少报、假报生产财务报表未列入规上企业范围，必须予以依法依规规范。
2.积极帮助企业解决会计基础工作薄弱，财务资料不够齐全，税收征收程序欠规范等问题。规范引导企业依法经营，依法纳税。严厉查处偷漏税行为。
3.大力帮扶有潜力发展的规下企业升级为规上企业。对有发展潜力的规下企业开展积极帮扶，着力解决其在做大做强过程中遇到的用电、用水、用地等方面问题。
4.加大淘汰落后产能力度。对企业设备、工艺、技术、材料、能耗水平进行严格考核，严格按照国家产业政策淘汰落后产能，深入推进项目建设，搞好产业升级。
二○一二年十月十九日
第三篇：冷冻干燥技术在制药领域的应用
摘要：随着社会经济的发展和人民物质生活水平的日益提高，人们对身体健康也提出了新要求。药品作为保障人类身体健康的重要成分，如何保证药效的稳定性、药物的高质性深受业内人士的重视。冷冻干燥技术作为目前药品生产中最为关键的环节，其在药物生产稳定方面深受业内人士的关注。本文主要对冷冻干燥技术概念、原理、特点进行分析，着重探讨了其未来发展和应用前景，旨在为同行工作提供参考。
关键词：冷冻干燥技术；制药工艺；应用情况
新世纪，物质生活不断丰富、生活节奏的不断加快使得人们对生活质量也提出了新要求，这也促使了人类对健康认识的全面。制药工艺的改革力度的不断深入，无论是生产技术还是生产理念，都出现了巨大的转变。基于这种社会发展形势，冷冻干燥技术在制药领域引起了人们的高度重视，并形成了一个涉及范围广、工作效率高的工作方式。药品冷冻技术在应用中是集制冷、真空技术为一体的综合性技术，但在工作中，由于冷冻干燥技术的应用容易受到外界环境的干扰，为此必须要提前进行严格的改革和设计，促使这门技术在应用中朝着理想、可靠的方向发展。
一、冷冻干燥技术概述
冷冻干燥技术是一种在低温条件下对产品进行干燥处理的一种工艺，其具备着常规干燥条件下不可比拟的工作优势。这种干燥技术最早出现于十九世纪世纪初期，是在食品加工领域应用较多的一种，直至上个世纪后期才在制药领域得到使用。这种技术的出现对于制药生产而言可谓是一个质的飞跃，对制药行业的发展有着极大的推动和促进作用。
1、冷冻干燥技术概念
为了生存，人类每天都需要摄取食物中所含有的水分；为了生存，人类保存食物、药物必须要除去水分，为了更好的生存，人类很多生活资料必须要彻底的去除水分。在这种时代背景下，我们便会发现干燥技术是一个多么重要的工作。干燥技术是保证物质不致腐败和变质的主要方法之一，是目前社会生产领域中最为常见的工作。冷冻干燥技术作为一项干燥新技术，在近年来的社会发展中得到了广泛的应用，尤其是在食品生产、药品生产和农副业加工等领域中，更是成为产品保鲜、保质的主要手段。所谓的冷冻干燥技术也被人们广泛的称之为动感技术，是温度在0℃以下进行水分去除的一种技术。
2、特点
在现阶段的社会发展中，干燥技术的应用不断深入，这也使得干燥技术的使用方法得到了极大的优化和改进。冷冻干燥技术作为一种工作新技术，其主要的特点表现在以下几个方面：
2.1、冷冻干燥法通常都是在低温条件下进行的，其在应用的过程中热敏性的物质在高温干燥条件下容易产生性能变化，而采用冷冻干燥方法则有效的避免了这一问题的产生。
2.2、冷冻干制品药液在冻结前进行分装，剂量十分准确，同时在制药生产中对于药品的生产优势也较为明显。
2.3、冷冻干燥过程中避免了化学、物理和霉菌等相关变化模式，其需要确保制品的物理性质不变。因此在应用之中采用冷冻干燥方法进行处理，这对于提升药品稳定性十分有效。
2.4、冷冻干燥方法的选用有助于药品稳定性。在药品生产中，冻结条件下的药性经济危机稳定，避免了药物失衡而产生的药效流失。这种方法的应用中，药物在在干燥之后，虽然其体积一定程度上缩小、变化，但是其颜色和形状以及成分基本不变，避免了浓缩现象的产生。
2.5、在冷冻干燥技术的应用中，干燥后的材料多呈现出疏松多孔的工作方式，一般都成海绵状，这种状态之下的复水性能好、溶解度较为迅速，物料在水中溶解的时候其冰晶的形态出现较多，即容易融入无机盐等相关的物料之中，避免了一般干燥无机盐随着水分表面浅议而出现变化以及硬化模式。
二、冷冻干燥技术工作原理及发展现状
在科学技术大力发展的新时代，健康越来越被人们重视。但是，要想达到良好的健康状态，就必须要更加有效的进行疾病治疗、疾病预防，减轻患者痛苦和药物所产生的副作用，在这种时代背景下，我们必须要大力发展制药新技术，这样使得冷冻技术出现受到人们的重视。
1、工作原理
药品的冷冻干燥技术的应用是一个从药品的准备、预冻、升华乃至吸收干燥、密封为一体的工作环节，其在工作中主要的工作原理是在低温作用下，将药品中的溶液迅速冻结，进而在真空的条件下进行升华干燥，同时出去在这个时候所产生的冰晶问题，再通过分解作用来去除药品中存在的水分，最终得到干燥的药品。
2、冷冻干燥技术的发展现状
在目前的制药生产工作中，冷冻干燥技术的应用极为广泛，尤其是在国内的西药制取中，更是得到了深入的使用。但是就目前的应用现状而言，由于受到各种因素的影响，使得其中还存在着诸多的问题，这些问题主要表现在以下方面：
2.1、药品准备环节
药品的成份都将会影响到冷冻干燥的效果。药液的生物活性度、药液共熔点以及药液中的液体和固体的比例都是进行药品冻干加工的重要参考指标。为保证新产品的冻干能顺利进行，制药企业应重视药品冻干加工研究，通过热分析法测定药品共熔点，还可以通过冻干实验记录下不同成份的药液对冻干过程中各项指标的不同要求，积极进行冻干效果对比，寻求最佳解决方案。
2.2、药液预冻环节
预冻是冷冻干燥技术中重要环节，预冻的目的是要固化自由水和物化结合水，并保证产品的主要性能稳定、物质结构合理。若药液预冻没有做好，产品冻结不实，会影响所产生的冰晶的形态和大小，并进一步影响药品制作后期的干燥速率及质量。
三、冷冻干燥技术的应用优势 药液在冻干前分装，分装方便！准确！可实现连续化； 处理条件温和，在低温低压下干燥，有利于热敏物质保持活性，可避免高温高压下的分解变性，以实现蛋白质不会变性； 含水量低，冻干产品含水量一般在1%～3%，同时在真空，甚至可在通n2保护情况下干燥和保存，产品不易被氧化，有利于长途运输和长期保存； 产品外观优良，为多孔疏松结构且颜色基本不变，复水性好，冻干药品能迅速吸水还原成冻干前状态。
四、结语
通过冷冻干燥技术制备药品，能最大限度地避免药品产生变性或失去生物活力，已在医药领域得到广泛地应用。但因药品制备过程中的复杂性和冷冻干燥技术的综合性，在药品冷冻干燥过程会产生多种应力，容易使药品发生不同程度的变性，而且冻干法本身也存在速率低、时间长、能耗高和设备投资大等缺点。因此，制药企业应结合生产实践，在确保质量的基础上，就如何实现节能降耗、降低生产成本等问题进行深入研究，进一步优化和改进冷冻干燥技术。
第四篇：分子生物学在制药工程上的应用
分子生物学在制药工程上的应用
摘要：分子生物学在制药行业的应用遍布各个方向，如：基因工程技术、细胞工程技术、DNA测序技术、DNA芯片技术、酶工程技术等方面。下面主要就在抗肿瘤药物方面的具体应用以及药物机制做简要综述。
关键词：抗肿瘤药、分子靶点、分子靶向、分子生物学
人类肿瘤是在各种致癌因子的作用下, 局部组织的细胞在基因水平上对其生长失去正常调控, 导致克隆性异常增生而来。其机制, 一般认为是由于细胞原癌基因的激活和(或)抑癌基因的失活造成的。近年来，随着肿瘤分子生物学及相关学科的飞速发展，人们逐渐认识到细胞癌变的本质可能是细胞信号转导通路的失调导致的细胞无限增殖，抗肿瘤药物研发理念发生了重大转变，从传统细胞毒类药物（主要作用于DNA、RNA和微管蛋白）转移到针对细胞内信号转导通路的新型抗肿瘤药物[1]。与传统细胞毒药物选择性差、毒副作用强、易产生耐药性等特点不同，靶向细胞内信号转导通路抗肿瘤药物针对于正常细胞和肿瘤细胞之间的差异，能够达到高选择性、低毒性的治疗效果[2]。以一些与肿瘤细胞分化增殖相关的细胞信号转导通路的关键酶作为药物筛选靶点（包括蛋白酪氨酸激酶、细胞周期蛋白、组蛋白去乙酰化酶以及泛素-蛋白酶体等）[3]，发现选择性作用于特定靶点的高效、低毒、特异性强的新型抗癌药物已成为当今抗肿瘤药物研究开发的重要方向。现就目前上市或正在进行各期临床研究的靶向细胞内信号转导通路抗肿瘤新药研究做一综述。
一、靶向蛋白酪氨酸激酶抑制剂：
蛋白酪氨酸激酶是一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质、主要分布在细胞膜上，可分为受体型和非受体型，其功能都是催ATP的磷酸基转移到下游蛋白的酪氨酸（Tyr）残基上，使其发生磷酸化[4]。酪氨酸激酶在细胞信号转导通路中占据十分重要的地位，调节细胞的生长、分化、死亡等一系列生理生化过程。研究显示酪氨酸激酶的功能和肿瘤的发生、发展密切相关，超过50%的原癌基因和癌基因产物都是酪氨酸激酶，酪氨酸激酶异常表达通常导致细胞增殖调节发生紊乱，致使肿瘤发生；另外，酪氨酸激酶还与肿瘤的侵袭、转移、肿瘤新生血管生成以及肿瘤的化疗抗药性密切相关[5]。因此，酪氨酸激酶被认为是很有希望的抗肿瘤分子靶点，以酪氨酸激酶为靶点进行药物研发是国际抗肿瘤药物研究的热点，目前有超过20个分属不同家族的受体和非受体酪氨酸激酶被作为抗肿瘤药物靶标进行筛选，其中包括表皮生长因子受体（EGFR）血管内皮细胞生长因子受体（VEGFR）血小板衍生生长因子受体（PDGFR）成纤维细胞生长因子受体（FGFR）胰岛素受体（InsR）等[6]。从1998年至今，已经有多个小分子酪氨酸激酶抑制剂和单抗先后上市，超过100个药物正在进行临床研究。
二、靶向EGF、VEGF和PDGF受体酪氨酸激酶抑制剂：
靶向EGFR、VEGFR和PDGFR等受体酪氨酸激酶抑制剂代表了抗肿瘤靶向
药物研究中一个重要方向-抑制肿瘤新生血管生成[7]。这些抑制剂的研发，都是基于对肿瘤新生血管的生成过程的认识。肿瘤组织在很长一段时间处于休眠期，依靠组织渗透维持其生长，肿瘤长到1.0 2.0 mm3时，简单的渗透作用已经不能满足生长所需要的氧气和营养物质以及代谢物的清除，需要血管为之提供养料并运走代谢废料，肿瘤新生血管的生成是肿瘤迅速增殖和转移的重要条件之一，阻断肿瘤新生血管的生成就可有效地抑制肿瘤的生长和转移[8 9]。针对肿瘤新生血管生成各环节的抑制剂，都能不同程度的阻碍肿瘤新生血管的新生，减慢实体瘤组织生长速度。
小分子EGF受体酪氨酸激酶抑制剂是近年来的研究热点之一，抑制EGF受体酪氨酸激酶的活性可以有效地抑制肿瘤的生长[10]。吉非替尼（Gefitinib）和埃罗替尼（Erlotinib）用于治疗接受过其他化学药物治疗的局部进展期或转移性非小细胞肺癌，临床试验显示出其耐受性好，毒性和不良反应小。
抑制VEGFR可选择性地以肿瘤新生血管为靶点抑制肿瘤的生成。目前已有多个疗效较好的VEGF受体酪氨酸激酶的小分子抑制剂进入了临床研究。Zactima是阿斯利康公司开发的口服选择性VEGFR小分子抑制剂，于2022年2月获FDA快速审批资格，用于甲状腺癌的治疗。PTK787(Vatalanib)是由诺华（Novartis）和先灵（Schering AG）两家制药公司合作开发的口服VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂，Ⅰ期临床试验显示其具有良好的耐受性。
PDGF主要在成纤维细胞、平滑肌细胞以及肾、睾丸、脑中表达，与肿瘤的发生有密切的关系[11]。在大多数胶质母细胞瘤中，存在着PDGF及其受体形成的自分泌环路，包括PDGF在肿瘤中的自分泌刺激、PDGF受体的过度表达或过度活化或者通过刺激肿瘤内血管生成，这些过程都会促进肿瘤生长。研究表明，PDGF受体之一的Flt23在急性粒细胞白血病（AML）中过度表达 可引发白血病[12]。
CP-547632是辉瑞（Pfizer）公司开发的新型PDGF受体酪氨酸激酶抑制剂，其能抑制内皮细胞的增殖，导致小鼠肺癌转移瘤的缩小，Ⅰ期临床试验显示CP-547632具有良好的耐受性，目前该药正处于治疗卵巢癌的Ⅱ期临床研究阶段。
三、多靶点的酪氨酸激酶抑制剂：
基于肿瘤发生发展的复杂性，绝大部分肿瘤不是依靠某一条信号通路来维持其生长和存活的，信号通路之间存在着交叉和代偿[13]。多靶标药物可以通过抑制多重信号通路或一条通路中上下游的多个分子而达到协同治疗、克服耐药的双重功能[14]。多靶点的酪氨酸激酶抑制剂目前已成为研究重点，具有广阔的发展前景。其中包括舒尼替尼（Sunitinib）和索拉芬尼（Sorafenib）在内的几个新药均获得了良好的临床评价。
四、靶向组蛋白去乙酰化酶抑制剂：
肿瘤的发生和诸多基因特别是癌基因的异常表达密切相关，而染色体结构是调控基因表达的重要因素。染色质组蛋白乙酰化和去乙酰化是调节基因表达的关键环节之一，与肿瘤的产生、增殖以及致癌基因和抑癌基因的表达水平有密切的关系[15]。组蛋白的乙酰化程度由一对功能相互拮抗的蛋白酶--组蛋白乙酰化酶
（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）协调控制。近些年的研究发现HDAC是调控基因转录的关键蛋白酶，其功能的异常与肿瘤的发生和发展有直接关系，当HDAC过度表达，就会导致特定基因的不正常抑制，从而导致肿瘤和其他疾病的发生。因此，如果能抑制HDAC的活性便可增加组蛋白的乙酰化诱导对乙酰化敏感的启动子，从而激活抑癌基因的转录。另外研究发现HDAC抑制剂能激活主要组织相容性复合物、细胞间粘附分子ICAM-
1、干扰素Ⅰ/Ⅱ等分子的转录，促进免疫细胞的识别和激活；HDAC抑制剂能抑制缺氧诱导的VEGF表达，抑制新生血管生成[16]。因此，HDAC成为目前抗肿瘤药物最具潜力的靶点之一。
目前已经有10多个不同结构类型的HDAC抑制剂进入了Ⅰ/Ⅱ期临床试验，用于白血病和实体瘤的治疗。这些药物大多能在有效剂量显示出较好的耐受性，并显示出抗p-糖蛋白介导的多药耐药作用。其中SAHA Suberoylanilide hydroxamic acid 的Ⅰ期临床研究表明其具有较好的抗肿瘤效果且无严重的毒性和不良的反应。
五、靶向泛素-蛋白酶体通路抑制剂：
蛋白降解调控是细胞信号转导的一个重要方面，与基因转录水平的调控相比，这种转录后调控能保证细胞在遇到外界刺激时快速的做出反应[17]。UPS是真核细胞内依赖ATP的非溶酶体蛋白质降解途径，负责调控细胞内多种蛋白的水解过程，其中包括许多调节细胞生长、信号转导、基因转录和凋亡的重要分子。泛素介导的蛋白降解是一个复杂的多级反应，其过程主要是利用泛素活化酶E1 泛素结合酶E2与泛素，蛋白连接酶E3将泛素连接至目标蛋白作为标识，并送至20S蛋白酶体进行降解，最后由泛素分解酶将泛素分解并回收再利用[18]。UPS通路与肿瘤的发生、生长和转移都密切相关，该级联反应中各个环节都成为抗肿瘤药物作用的潜在靶点。通过阻断泛素分子C末端的腺苷酸化或与ATP分子竞争结合的策略来阻碍泛素的激活，根据E1与E2相互作用的结合域特异地设计能够干扰其相互作用的小分子化合物阻碍泛素分子在E1和E2之间的传递等，都能达到抗肿瘤的作用[19]。
首个上市的以UPS为靶点的小分子抑制剂（Bortezomib Velcade PS-341）就是直接抑制于蛋白酶体活性，该化合物已先后于2022年5月和2022年4月被美国FDA和欧盟药品审评管理局EMEA 批准用于复发性和难治性多发性骨髓瘤的治疗。
六、靶向细胞周期蛋白抑制剂：
细胞周期蛋白（Cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（Cyclin-dependent kinase CDK）均属于细胞周期调节正控蛋白。其中，细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）是一类重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通过与Cyclin结合的复合形式出现 激活CDK活化底物磷酸化，驱动细胞周期各相进程，引起细胞的生长和增殖。在细胞的癌变过程中，通常都伴随着Cyclin的过度表达和CKIs的缺失，CDK的活性失去控制，细胞周期处于失控状态；肿瘤细胞的另外一个特点是细胞周期检查点缺陷，造成对细胞损伤应答的缺失。然而，这种周期检查点关卡的缺失，使得细胞对外界的损伤更加敏感，可以应用于肿瘤的治疗，增加放化疗的敏感性[20]。基于肿瘤细胞的上述特点，恢复肿瘤细胞的周期调控和取消检查点等都成为潜在的抗肿瘤作用靶点。具体策略包括对CDK的直接催化抑制，阻碍CDK的激活，干扰周期素与CDK的相互作用，影响周期素水解失活和抑制细胞周期检测点等[21]。目前，已经有多个细胞周期的调节剂进入了临床研究，其中植物来源的黄酮类物质Flavopiridol能明显抑制CDK1、CDK2和CDK4 阻碍细胞通过G1/S和G2/M期检测点，能抑制多种肿瘤细胞关卡的缺失，使得细胞对外界的损伤更加敏感又能被应用于肿瘤的治疗，增加放化疗的敏感性[22]。另外，星型孢菌素（Staurosporine）的类似物UCN-01除了抑制PKC外，还可直接抑制CDK1和CDK2的活性和细胞周期检测点激酶Chk1的活化，目前，正在进行临床Ⅱ期实验。
结语：靶向细胞内信号转导通路抗肿瘤药物的成功上市，为新一代抗肿瘤药物的研发提供了乐观的前景。但是，必须看到靶向信号通路抑制剂只有在该信号通路高度激活的肿瘤上才产生更好地疗效，随着肿瘤分子生物学和细胞生物学的研究发展，越来越多的有效靶点被用来作为抗癌药物设计的基础，基于结构和作用机制的药物设计已成为当前发现抗肿瘤药物的主流方式，这种方式有望提供高效低毒、高选择性的抗肿瘤药物，肿瘤治疗提供新方向。
参考文献：
[1] Kummar,S..M,Gutierrez et al.Drug development in oncology:classical cytotoxics and molecularly targeted agents[J].British Journal of Clinical Pharmacology，2022，62(1)：15.[2] Aggarwal,Bharat B,Sethi,et al.Targeting cell signaling pathways for drug discovery: an old lock needs a new key[J].Journal of Cellular Biochemistry 2022,102(3):580.[3] Sebolt-Leopold JS,English JM.Mechanisms of drug inhibition of signalling molecules[J].Nature 2022,441(7092):457.[4] Traxler P.Tyrosine kinases as targets in cancer therapy-successes and failures[J].Expert Opinioon Ther Targets 2022 7(2)215.[5] Normanno N De Luca A Bianco C et al.Epidermal growth factor re-ceptor(EGFR)signaling in cancer[J].Gene 2022 366(1)2.[6] Traxler P Bold G Buchdunger E et al.Tyrosine kinase inhibitors:from rational design to clinical trials[J].Med Res Rev 2022 21(6):499.[7] Miyamoto Shingo Yagi et al.New approach to cancer therapy: hep-arin binding-epidermal growth factor-like growth factor as a noveltargeting molecule[J].Anticancer Research 2022 27(6A)3713.[8] Mross K Drevs J.PhaseⅠclinical and pharmacokinetic study of PTK/ZKa multiple VEGF receptor inhibitor in patients with liver metastasesfrom solid tumours.Eur J Cancer 2022 41(9)1291.[9] Folkman J.Antiangiogenesis in cancer therapy-endostatin and itsmechanisms of action[J].Exp Cell Res 2022 312(5):594.[10] Jain R.Normalization of tumor vasculature: an emerging concept inantiangiogenic therapy[J].Science 2022 307(5706)58.[11] Fjaellskog Marie-Louise.Upregulated expression of PDGF receptorbeta in
endocrine pancreatic tumors and metastases compared tonormal endocrine pancreas[J].Acta Oncologica 2022 46(6)741.[12] Roskoski Robert.Sunitinib: A VEGF and PDGF receptor proteinkinase and angiogenesis inhibitor[J].Biochemical and BiophysicalResearch Communications 2022 356(2)323.[13] Jimeno A Hidalgo M.Multitargeted therapy: can promiscuity bepraised in an era of political correctness?[J].Crit Rev Oncol Hematol [14] Shah NP Tran C Lee FY et al.Overriding imatinib resistance witha novel ABL kinase inhibitor[J].Science 2022 305(5682):399.[15] Liu T Kuljaca S Tee A et al.Histone deacetylase inhibitors:multi-functional anticancer agents[J].Cancer Treat Rev 2022 32(3)157.[16] Johnstone RW.Histone-deacetylase inhibitors: novel drugs for thetreatment of cancer[J].Nat Rev Drug Discov 2022 1(4)287.[17] Pickart CM.Back to the future with ubiquitin.Cell 2022 116(2):181.[18] Nalepa G Rolfe M Harper JW.Drug discovery in the ubiquitin-proteasome system[J].Nat RevDrug Discov 2022 5(7)596.[19] Vassilev LT Vu BT Graves B et al.In vivo activation of the p53pathway by small-molecule antagonists of MDM2[J].Science 2022303(5659): 844.[20] Nurse PM Nobel Lecture.Cyclin dependent kinases and cell cyclecontrol[J].Biosci Rep 2022 22(5-6)487.[21] Niida H Nakanishi M.DNA damage checkpoints in mammals[J].Mutagenesis 2022 21(1):3.[22] Monteith GR，D.McAndrew，et al.Calcium and cancer；targeting Ca2 transport[J] Nature Reviews Cancer，2022，7(7)：519.
第五篇：生物技术在制药行业中的应用
生物技术在制药行业中的应用
摘 要：改革开放以来，随着人们生活水平的不断提高，人们对药物的疗效及质量和安全问题也越发的重视，而很多传统的药物，在长期被人们使用的前提下，已经逐渐变得不能满足现在人们的体质以及在生病后的疗效，在这期间生物技术（biotechnology）的问世，有针对性的解决了相关的问题；大量的生物技术应用于药品的生产上，开发新的药品，以及对传统药物进行改良，生物技术在制药行业的作用也越发明显。也使得人们在生病后，能得到有效的药物治疗。
关键词：生物技术；制药行业；应用 生物技术（biotechnology）（生物工程）的理念
生物技术（biotechnology），也被人们称作为生物工程，以现代生命科学为核心基础，结合其他类别的基础科学，并采用极为先进的科学技术手段，根据计划，对生物体进行改造或者是加工生物原料，进而生产人们所需要的产品。
生物技术（biotechnology），利用动植物体以及微生物对物质原料进行加工，并生产处相关产品，为社会服务。其主要分成现代生物技术以及发酵技术两大类别。
生物技术可以说是，现代生物学的发展以及和相关科学融合的产物，以DNA重组技术为根本，并包括了细胞工程、生化工程以及微生物工程和生物制品等。生物技术在制药中的应用
2.1 细胞工程制药
就目前我国的生物技术（biotechnology）来讲，有关于细胞工程还没有一个统一的定义以及范围，通常认为，细胞工程就是根据分子生物学和细胞生物学的原理，并采用细胞的培养技术，对细胞进行水平的遗传操作。细胞工程大致上可以分为细胞质工程以及染色体工程和细胞融合工程这三种。而归根结底，细胞工程就是利用动物以及植物的细胞培养进而生产药物的技术。例如，利用动物细胞培养可身缠人类生理活性因子以及疫苗和单克隆抗体等产品；再如利用植物细胞培养可以大量的生产经济价值极高的植物有效成分，提取药材精华，也可以生产人类活性因子以及疫苗等重新组合DNA产品。
值得注意的是植物细胞培养并不会受到客观的地理以及环境的影响，次级代谢的产物在产量上比较高。例如，人身皂苷在该组织培养中含量占干重的27%，而全株只有可怜的1.5%。现在不少药用植物，如三七和人参等的培养已经有了系统化的研究，并且充分优化了培养条件。值得庆贺的是人参细胞培养物的化学成分以及药理活性，相比于种植人参并没有明显的差异。
关于细胞工程制药技术，在国外一些相关的细胞工程制药已经达到了商业化的生产水平，例如美国的Phyto公司的紫杉醇的生产商已经达到了75000L的生产规模，而日本植物细胞培养反应器的规模达到了4000L～20000L的惊人地步。
除却大规模的细胞培养技术，不定根组织与毛状根的培养也特别成功。例如培养的黄芪毛状根的药效与药用黄芪不分上下，而在丹参毛状根的培养上，其含有的丹参碱，能在分泌中得到培养。例如，希腊毛地黄细胞，在褐藻酸盐的固定化培养中，可以将其中有毒物质的毛地黄苷转化成为地高辛，在利用紫草细胞培养技术生产出紫草宁等。而根据野生新疆雪莲的辐射以及抗炎等作用，贾景明等相关技术人员进行了天然新疆雪莲镇痛以及抗炎和抗辐射与细胞培养的药理实验，而实验表明，新疆雪莲细胞的培养物完全可以称为野生新疆雪莲的替代品，其药效与野生新疆雪莲几乎相同，而该实验也取得了深入开发应用的极高价值。而细胞培养技术甚至可以进行如犀角等极为昂贵的药用动物器官的培养，在解决资源的短缺同时，有效的保护了稀有动物的生存。
2.2 发酵工程制药
生物技术中的发酵工程，又称为微生物工程，是指利用现代生物工程的技术，利用微生物的相关特定功能，生产出对人类有用的产品，或者直接把微生物应用于工业生产中。
发酵工程制药是利用微生物的代谢过程，所生产药物的生物技术。例如人们普遍认知的抗生素、氨基酸以及维生素等。而发酵工程的制药在研究也主要在微生物菌种的筛选和改良上，还有极为重要的产品后处理也就是分离纯化。
在现如今的社会中，DNA的重组技术在微生物菌种改良上起到了举足轻重的作用。在上世纪七十年代，细胞融合以及基因重组技术的飞速发展的情况下，发酵工程进入了现代化的发酵工程阶段。不仅仅是酒精类饮料以及醋酸和面包，并且猪脚生产了生长激素以及胰岛素等多种医疗保健药物。
周晓燕等相关研究人员用精良选育的猪芩PU-99菌做生产菌株，在1t灌中生产，菌丝体重达2.3%，含粗多糖31%；该实验充分的利用了发酵工程，并在当时得到了广大的认可。利用微生物成长代谢来炮制中药，比一般的物理或化学炮制手段更为优越，能较大幅度的改变中药的药性，并且提高疗效的同时，大大减轻毒副作用，使得中药活性成分结构提供了新的途径。
2.3 酶工程制药
酶工程是利用酶、细胞或者细胞器具有特殊催化功能，并使用生物反应相关装置以及通过一定的技术手段生产出的人类所需要的产品。这是一种酶学理论与化工技术两相结合而形成的新型技术，现如今依旧有数十个国家采用了固定化酶以及固定化细胞，进行药品的生产。
酶工程可以说是现代生物技术组成的重要部分，酶工程制药也是将酶用于药品生产的技术。固定化酶可以全程合成药物的分子，并且还能用于药物的转化。而我国就是充分的利用了微生物并使用两步转换法生产出了维生素C。
就我国的酶工程制药来讲，其主要研究方向在，各种酶（细胞）的固定化以及产药酶的来源和酶反应器还有相关的操作条件等。可以说酶工程应用具有极其广阔的发展前景，该技术将使得整个发酵工业和化学合成工业发生巨大的变革。
2.4 基因工程制药
基因工程是在基因的水平上，按照人类的需求，有针对性的涉及，并且按照设计的方案，生产出具有某种新的形状的生物产品，并且使得其可以稳定的遗传给后代。基因工程的设计与与工程设计有些类似，既显示出理学的特性，也具有工程学的特点。
工程制药也是通过将DNA重组技术应用到疾病的治疗中，例如蛋白质、酶以及肽类激素和其他药物的基因转移到宿主体内，使得细胞繁殖，最终获得相关的药物。如苯丙氨酸以及丝氨酸和次生代谢的产物所制成的抗生素，通常是一些人体内的活性因子，例如白细胞介素-2和胰岛素以及干扰素等。
而目前我国基因工程的研究方向，主要在基因的鉴定以及克隆和基因载体构建的产物的表达以及分离纯化等。人类掌握基因工程技术在时间上虽说不是很长，但已经获得了很多具有实际应用价值极高的成果，而基因工程为现代生物技术组成的重要部分，在未来相当长的一段时间里，都会在制药中发挥出极大的作用。结束语
生物技术在制药的应用中，其地位是无法替代的，并且其影响力也不断的扩大。而生物技术也将在中西药物的研制以及融合还有生产中的大部分环节得到广泛的应用；并且可以有效的保护相关的濒危灭绝的草药以及珍稀动物，在批量生产高品质的药材的同时，还能提高其活性成分。而有效的利用现代生物技术可以使得制药行业在药品的质量以及安全性上得到提高，最终使得制药行业得到更为广阔的发展。
参考文献
[1]张雅阁.高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨[J].山东工业技术，2022（18）.[2]王兰，朱磊，徐刚领，等.单克隆抗体类生物治疗药物研究进展[J].中国药学，2022（23）.[3]王一岭.内蒙古自治区发酵制药类项目发展现状及污染防治问题探讨[J].内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2022（3）.简介：张岩（1982，4-），女，山东，汉族，哈尔滨学院毕业，初级职称，研究方向：生物工程。
