药品蛋白的稳定性：升级

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1、药品蛋白的稳定性：升级版摘要：1989年，Manning,Patel,和Borchardt写了一篇关于蛋白稳定性的文章，这个文章大量的参考了以前的工作。当时,重组蛋白治疗还处于初级阶段。这篇综述总结了关于蛋白稳定性和剂型的进步。另外讨论了当前已知的蛋白质化学和物理的不稳定性，部分章节还包括蛋白在水溶液和干粉状态下化学和物理的不稳定性。使用化学改造和诱变提高稳定性及化学和物理的相互作用的不稳定性。介绍：1989年，Manning,Patel和Borchardt写了一篇综述总结了那时已知的蛋白药品的

2、稳定性和稳定，这篇文章被引用了500次，二十世纪八十年代晚期，在美国市场仅有三种重组蛋白产品：Orthoclone(OKT-3),人胰岛素和tissueplasminogenactivator.。如果一个包含血浆来源的产品，获准的生产的蛋白仅有十二个。显然的，重组DNA技术已经极大地改变了药品市场。现在仅仅在美国市场以有近20种抗体产品和几乎150种以蛋白为基础的产品被普遍应用。另外的，我们所知的关于蛋白稳定性和剂型已经急剧的增加。本篇综述的目的是阐述过去20年中我们所了解的蛋白稳定性的进步。除

3、了更新原有的评论文章的部分，在1989年的文献中没有被讨论的主题在这篇文章中被讨论，例如发生在生物过程中的蛋白质化学和物理的不稳定性的相互关系，生物加工过程中冻干周期对蛋白质的稳定性影响，以及在维持蛋白质稳定性的过程中包装的重要性。我们把蛋白不稳定分为两种：化学不稳定性和物理不稳定性。化学不稳定性涉及共价键的合成和断裂的过程，生成新的化学实体。表一中列出一个较为常见的化学降解过程。相反，蛋白质的物理不稳定性其化学成分并没有改变，而是蛋白质物理状态的改变。这包括变性，聚集，沉淀，吸附（见表1）。沉

4、淀被用在这里是指不溶性而不是不溶性聚集体形成。我们关于所有蛋白降解途径的知识有很大提高比20年前。因此，这篇文章的重点是自从1989年以来取得的进步。另外还有降解过程，及讨论不够详细的主题。这些已列入作为如下独立的章节。举例来说，已经有许多关于各种辅料增加蛋白质构象稳定性许多文章，无论是在水溶液和干燥状态下。此外，简要概述了蛋白质稳定性的方法，包括各种干燥法，化学改性，并定点突变。最后，以化学和物理之间的相互关系提供了不稳定。化学不稳定性去酰胺20年前，已经了解去酰胺化，它包括天冬酰胺和谷氨酰胺

5、侧链酰胺的水解，这是蛋白及肽普遍的降解途径。它仍被视为是肽和蛋白质最常见的化学降解途径。从监管的角度来看，去酰胺化的发生于杂质的生成和产物降解有关。另外，其可以增加免疫原性。在原来那篇综述文章的时候，药物相关蛋白去酰胺化的例子很少，其中包括人生长激素（hGH），胰岛素，γ-球蛋白，血红蛋白。此外，外在因素如pH，温度，离子强度的影响也已经被知道。自那时以来，现在可用的关于去酰胺化及相关反应的信息大幅增加，可以在一些杰出的综述文章及相关书籍中找到。可以在www.deamidation.org上找到

6、相关主题。天冬酰胺的去酰胺化天冬酰胺去酰胺化的过程是指在酸性条件下天冬酰胺侧链氨基直接水解形成天冬氨酸。在这种情况下，去酰胺是受酸的催化作用。同样，谷氨酰胺残基转化为谷氨酸（正如在下面将详细描述）。但是，这个机制是很少看到，由于pH值必须小于3。在中性至碱性溶液（即大于pH6），该机制的变化到一个分子环化反应。第一个步骤是天冬酰胺相邻的氨基酸残基的羰基N+1发动对天冬酰胺侧链的亲核攻击。（如图1）这一步是碱催化，因为骨架上酰胺质子结构的抽象或部分抽象使的氮更加亲核，加速了反应。一个环化的酰亚胺（

7、也称为丁二酰亚胺或Asu）是由氨的损失所形成的中间体（图1）。由于氨是一种气体，通常在溶液中不保留，这一步是不可逆转的。虽然Asu中间体往往能够作为降解产物被检测到，它很容易水解，在水溶液中形成ASP和isoAsp产物（图1）。在Asu五元环中间体的形成被认为是天冬酰胺去酰胺真正的原因这比谷氨酰胺去酰胺化更流行，因为五元杂环比与谷氨酰胺去酰胺产生的六元环更稳定。因此，在原天冬酰胺残基位点，去酰胺生成两个降解产物（ASP和isoAsp）。随着消旋的可能性，可能有四种产物形成（L-Asp,D-Asp

8、,L-isoAsp及D-isoAsp）。现在已经知道，消旋不会明显的发生在任何Asu中间体，正如先前认为的。相反，它似乎是一个平行的降解途径。Dehart和Anderson已经详细的对分子环化的动力进行了描述。通过环化分子对消旋缺乏的观察，已经产生较大的蛋白。天冬酰胺去酰胺化对蛋白序列的影响有些关于去酰胺对主要序列影响的工作，1989年已经做了，特别是认识到天冬酰胺-甘氨酸结构是特别容易去酰胺。随后，Robinson及其同事对去酰胺化对序列的影响做了细致的研究。最终，他们的实验结果形成了有效的预