醣類聚合物接上蛋白質藥物,能使儲藏更便利、藥效更持久

作者 | 發布日期 2018 年 01 月 05 日 16:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

拜「分子生物學」以及「生物醫學」研究之賜,藥效比傳統化學藥物更好、副作用更少的「蛋白質藥物」陸續誕生問世(註 1)。但許多蛋白質藥物儲存時都必須特別小心,一定要低溫冷藏才能維持藥效,若保存不當藥效降低而未發覺,將嚴重危害服用藥物的病患生命安全!最近科學家開發了一種將「胰島素」接上醣類聚合物(glycopolymer)的技術,使胰島素儲存時的穩定性更提升。



加州大學(University of California)洛杉磯分校化學暨生化學系的 Heather D. Maynard 教授先前發現,將含有海藻糖(trehalose)的醣類聚合物裝飾於某些酵素上時可使其結構更穩定,高溫下仍保有活性(註 2)。最近的研究中,他們進一步測試海藻醣是否也能提高蛋白質藥物的穩定性。

(Source:Bioconjugate Chemistry

起初研究團隊發現,將海藻醣聚合物混入含有胰島素的溶液就能提升胰島素的穩定性。接著他們嘗試以「化學鍵結」將海藻醣聚合物接上胰島素蛋白分子,結果提升穩定性的效果一樣很好。海藻醣接上胰島素的優點在於它不會因進入體內後被稀釋,而能常伴胰島素左右,時時發揮「保護」的作用。

當研究團隊將新研發的「海藻醣胰島素」注入小鼠體內,確實觀察到小鼠體內能維持更久藥效。但他們也坦承,加上海藻醣的胰島素藥效明顯下降了,必須施打 5 倍劑量才能調節小鼠的血糖濃度。推測是海藻醣阻礙了胰島素與細胞受體間的交互作用所致。上述研究成果已刊登於 2017 年 2 月的《生物接合化學》(Bioconjugate Chemistry)期刊,後續他們會研究其他連接方式以降低海藻醣的干擾。

明尼蘇達大學(University of Minnesota)化學系的 Theresa M. Reineke 教授認為上述研究非常有潛力,將可能取代現行穩定蛋白質藥物的方法,因為這些方法只能增加藥物於體內的有效期(lifetime),對在儲藏架上及運送過程的穩定性並無幫助(註 3)。Maynard 教授的團隊,一方面設法改善海藻醣─胰島素的藥效,另一方面也著手將海藻醣連接到其他蛋白質藥物。這項發展最終將使蛋白質藥物得以觸及冷藏設備無法普及的落後地區。

註 1:利用基因工程技術,藥廠能利用微生物大量表現具藥效的蛋白質,如胰島素、紅血球生成素等。
註 2:海藻糖是由兩個葡萄糖(D-glucose)單醣鍵結合而成的雙醣分子,廣泛分布於許多生物體,扮演多種角色,一方面可作為能量儲存的形式,也可提供細胞進行生合成所需碳源。海藻糖化學穩定性很高,對微生物在極端逆境的存活很有貢獻。
註 3:現行多以聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)修飾蛋白質藥物以增加穩定性,延長於血液循環中的「壽命」。但某些病患使用這類藥物後,體內會產生能辨認聚乙二醇的抗體,因此降低藥物的治療效果。

(首圖來源:pixabay

延伸閱讀: