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现代生物技术与生物技术药物

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(二)干扰素 A.干扰素的定义

1980年国际干扰素命名委员会正确定名为interferon,简写为IFN,定义如下:干扰素是一类在同种细胞上具有广谱抗病毒活性的蛋白质,其活性的发挥又受细胞基因组的调节和控制,涉及RNA和蛋白质的合成。

目前认为,干扰素是一种类似多肽激素的细胞功能调节剂,是一种细胞素,其含义如下:

第一,干扰素必须是一种蛋白质,它对蛋白酶类是敏感的,而对DNA酶或RNA酶却有抵抗能力。天然干扰素是一种糖蛋白,采用DNA重组技术由大肠杆菌表达的人干扰素多肽不带糖分子。

第二,这种蛋白质的结构基因与调节基因广泛地存在于脊椎动物或更高等动物的细胞内。在一般生理状态下,细胞的干扰素基因呈静止状态,只有在特定诱生剂的作用下,细胞的干扰素基因才活动转录合成相应的mRNA,进而转译出具有种属特异性的干扰素蛋白。

第三,干扰素本身并不能直接灭活病毒,干扰素作用于细胞后,使后者又产生多种其他蛋白质(抗病毒蛋白),从而阻断病毒的繁殖。

第四,干扰素必须具有广谱的抗病毒活性。如果某一种抗病毒物质仅对特定的病毒有作用,就不能称为干扰素。

B.干扰素的种类和命名

干扰素在生物界的分布是很广泛的,不仅人和高等动物的有关细胞能产生干扰素,而且许多低等动物、昆虫、植物和细胞也能产生干扰素,概括起来可以分为人干扰素、动物干扰素、昆虫干扰素、植物干扰素和细胞干扰素五大类。国际上对人和鼠干扰素提出了一种新的命名法,根据抗原特异性和分子结构的不同分为α、β、γ三型,在命名法中还规定:①若今后继续发现新干扰素,则在IFN右侧标以δ、ε等即可;②若要表示IFN的来源,则在IFN左侧标明种或属的缩写或全名即可,如HuIFN(人干扰素)、MuIFN(鼠干扰素)、Bov-IFN(牛干扰素);③若要区别不同细胞产生的同一型干扰素,则可在该型干扰素缩写名称的右侧括弧内标以细胞名的缩写即可,如HuIFN-α(Le)为α-人白细胞干扰素、HuIFN-α(Ly)为α-人淋巴细胞干扰素;④若在今后发现某些类型的干扰素在其蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序有差异,则还可再分亚型,如HuIFN-αl,HuIFN-β2;⑤若要表示分子量的不同,则可将分子量标在其缩写名右侧括弧内,如HuIFN-α(18000),HuIFN-β(38000)等。

近年来随着基因工程技术的发展,基因工程干扰素研制成功,为了区分基因工程干扰素和自然干扰素,则分别以rIFN和nIFN表示。 C.干扰素的基本特性及其作用特点 干扰素的基本特性主要有以下几点:

(1)种属特异性 即所有的干扰素,都有较严格的种属特异性,所谓“种属特异性”即指某一种属的细胞所产生干扰素只能作用于相同种属的其他细胞,使其获得“免疫力”。例如人干扰素只对人体有保护作用,而对其他动物就没有保护作用。但也有例外,如猴干扰素除对猴有保护作用外,对人亦有一定的保护作用。

(2)作用广谱性和选择性 广谱性即指干扰素作用于机体有关细胞后,可使其获得抗多种病毒和其他微生物的能力。选择性即指干扰素仅作用于异常细胞,对正常细胞的作用很小。

(3)相对无害性 干扰素已广泛应用于临床,但到目前为止还未发现它对人体有什么严重的不良反应,在临床应用于扰素治疗时即使有时会出现些不良反应,但一经停药后,即可迅速恢复正常,均属可逆反应。

(4)特殊稳定性 α、β干扰素一般在60℃条件下放置1h也不会被灭活,(干扰素可于56℃被灭活,纯品可在低温下(-20℃以下)长期保存,若加入适量的人血清蛋白等稳定剂,则效果更好。 α、β干扰素对酸性pH相当稳定,γ干扰素在pH为2的情况下不稳定。 D.干扰素的生物活性 1.抑制病毒繁殖活性

干扰素具有广谱抗病毒活性,它在同种细胞或机体内,对多种病毒包括DNA病毒、RNA病毒、引起肿瘤的病毒或不引起肿瘤的病毒都有一定程度的抑制作用,但是抑制程度却因病毒种类而千差万别,甚至同一病毒的不同血清型对于扰素的敏感性差别也很大。干扰素的抗病毒作用,并不是靠干扰素本身去直接“中和”或“抑杀”病毒,而是间接地通过细胞产生“抗病毒蛋白”发挥作用的。干扰素的抗病毒活性有相对的种属特异性。

干扰素的抗病毒作用表现为病毒繁殖量的减少,以及由此而引起的细胞损伤的减少。干扰素可以阻断病毒颗粒的复制,减少病毒数量,使显性感染变成不显性感染,对一般病毒感染可以促进机体恢复,缩短病程。

2.抑制细胞分裂活性

干扰素在试管内和在机体内对细胞生长有抑制作用,产生这一作用的干扰素量要比抑制水泡性口炎病毒(VSV)繁殖的有效剂量大30倍,对生长快的细胞远比对生长慢的抑制作用要强。干扰素对迅速分裂的肿瘤细胞有选择性的抑制作用,这对防治肿瘤有一定意义。 干扰素的抑制细胞分裂活性也有相对的种属特异性。

干扰素抗肿瘤作用的机制并不是单一的,是综合性的,据目前所知,除干扰素直接抑制肿瘤细胞的生长外,还有抑制肿瘤病毒的繁殖和调动机体免疫系统杀伤肿瘤细胞,促进巨噬细胞的吞噬,引起肿瘤细胞迅速被肢坏减少的功能。干扰素可以抑制抗体反应,从而可能降低肿瘤保护抗体的水平,使兔疫系统更有效地作用于肿瘤。干扰素可以改变肿瘤细胞的细胞膜,以增加肿瘤特异性组织相容性抗原的表达,以利于杀伤清除肿瘤细胞。干扰素可增进NK细胞活力,这一点可能是干扰素抗肿瘤作用的最为重要的一个原因。 3.免疫调节活性

(1)兔疫系统细胞产生干扰素

兔疫系统细胞产生干扰素的主要类型是γ亚型以及酸不稳定性α亚型,也有少量的α亚型或β亚型。 (2)干扰素对效应细胞的影响

①增强组织相容性抗原和某些受体的表达。一定浓度的干扰素可增强淋巴细胞表面组织相容性抗原、p-2微球蛋白及IgG、Fc受体的表达,从而调节许多免疫反应,包括免疫复合物的清除,吞噬作用和依赖抗体的细胞毒作用。干扰素对巨噬细胞的功能有增进作用,并可调节T、B细胞功能。

②干扰素可增加NK细胞的活性,α、β、γ干扰素均能刺激NK细胞对肿瘤细胞系和新分离的肿瘤细胞的细胞毒作用,而有效地保护正常细胞免受NK细胞的杀伤。干扰素增加NK细胞活性包括两个方面,一是激活NK细胞前体,二是增加被溶解的细胞谱。

③干扰素与其他细胞因子关系也相当密切。外周血单核细胞在有丝分裂素刺激下,不仅可以诱生γ干扰素,同时产生其他细胞因子,如白细胞介素-2(重L-2)、淋巴毒素(LT)等。目前所知,IL-2参与IFN-γ产生的调节机制,而IFN对激活的T细胞产生IL-2也是必需的。部分纯化的IFN-γ可以增加IL-2受体,而T细胞的增殖是依赖于IL-2受体的表达和密度的。纯化的IL-2可以增加有丝分裂素刺激淋巴细胞诱生IFN-γ,这说明IFN-γ与IL-2在功能上是紧密联系的。 E.干扰素的临床应用

a.干扰素的临床适应证 1.急性病毒性感染

(1)常见多发病流感及其他上呼吸道病毒性疾病、流行性结膜炎、病毒性角膜炎、病毒性流行性腹泻、病毒性心肌炎、单纯疱疹感染、水痘、带状疤疹、流行性腮腺炎等。 (2)死亡率高的病毒病乙型脑炎、狂犬病、小儿病毒性肺炎等。 2.慢性病毒性感染

这类疾病可能是由于干扰素系统功能损害所致,包括慢性活动性肝炎、巨细胞病毒性感染。 3.恶性肿瘤

(1)去除原始肿瘤后,进行防止转移的预防性治疗。

(2)对用病毒学或免疫学方法早期诊断的肿瘤,在临床症状出现以前进行早期治疗,如鼻咽癌、原发性肝癌。

(3)各期恶性肿瘤。 4.器官移植患者

由于器官移植患者使用免疫抑制药物,所以易患病毒性感染,使用干扰素可以防止病毒感染和抑制对同种异体移植物的排斥。

b.干扰素的生物活性对防治病毒性疾病和恶性肿瘤的作用 F。目前临床上使用的各种类型干扰素 a.人干扰素α1b 1.简称:rHu~IFN~a1b

2.商品名:Referon、干扰素、悦复能。 3.结构与性质

本品是由166个氨基酸残基组成的多肽,内含5个Cys,形成两条二硫键,Cys空位的存在易使二硫键错配,形成聚合体,聚合体的活性仅为单体的十分之一。

本品分子量理论值19392,等电点在5~6之间有多条导电聚焦电泳带,说明其等电点的不均一性。对酸十分稳定,在pH2的溶液中亦不会失活,利用这一性质有利于纯化。对各种蛋白酶十分敏感,很易失去活性。 4.临床应用

(1)本品具有广谱的抗病毒作用,目前用于治疗乙型和丙型肝炎,治疗乙型肝炎具体方法如下: 甲组:400万U/次,肌内注射,每日一次,连用3个月。

乙组:400万U/次,肌内注射,每日一次,连用一个月后改为400万U/次,隔日1次,连用2个月。 全部病例治疗前及治疗后每月检测一次:血清谷丙转氨酶、HBeAg、HBsAg、HBV-DNA。治疗前及治疗开始后每2周检测1次肝功能、血常规、血小板、尿常规、尿素氮等指标。

肝功能:甲组26例治疗前血清ALT异常者,治疗后14例复常(53.85%),乙组19例治疗前血清ALT异常者治疗后7例复常(36.84%),两组复常率经统计学处理无显著性差异(P>0.05)。

干扰素a1b已大规模用于临床,但其剂量仍在探讨中。上述两组剂量均取得一定疗效。但HBsAg阴转率两组存在显著性差异,甲组优于乙组。这与国外学者主张的大剂量连续使用是一致的。

本品的不良反应为低热、皮疹等,其不良反应显著低于进口干扰素。但疗效与进口干扰素相似。 治疗丙型肝炎的方法与乙型肝炎相似,但以大剂量即每天注射400万U以上连续3个月~6个月疗效较好。经干扰素alb治疗12周后,有50%的丙型肝炎病人ALT恢复到正常水平,这一疗效是其他任何药物所不及的,所以目前干扰素是治疗丙肝的首选药物。

(2)本品用于治疗毛细胞白血病11例,每天注射60μg,连续2至6个月,总有效率为63.4%,低于国外报道的有效率80%:可能与所用剂量低和延续时间(应为12个月)短有关。 (3)本品还可用于治疗疤疹、宫颈炎、结膜炎、尖锐湿疣等。局部应用,疗效显著。 (4)规格:10μg、20μg、30μg三种冻干粉针。 (5)贮藏:4~8℃冰箱,避光贮存。 b.人干扰素α2a 1.简称:rHuIFN~α2a。

2.商品名:罗扰素、抗病肽、因特芬、Roferon-A 3.结构与性质

本品是由165个氨基酸组成的单链多肽,Cysl和Cys98、Cys29和Cysl38组成两条二硫键。其中29~138之间的二硫键对于扰素生物活性更为重要。在pH2.5的溶液中稳定,对热也稳定。对各种蛋白酶敏感。分子量理论值为19219,等电点在5~6之间。分子中无糖。 4.临床应用

本品具有很多天然的人类α干扰素制剂的特性。体外试验表明,对不同人体肿瘤有抗增生作用,对裸鼠之人体肿瘤移植有抑制作用。这种作用已在毛细胞白血病和卡波济肉瘤患者中获得证实。毛细胞白血病一般剂量为每天300万比持续16~24周。维持剂量为300万~500万比每周三次,肌注或皮下注射。卡波济肉瘤一般剂量为首3天每天300万U,第4~6天每天900万比然后增至可耐受的最高剂量,每周3次,肌注或皮下注射,可用药至肿瘤完全消失。

本品与细胞表面的特殊受体结合后,刺激细胞产生2',5'-寡腺苷酸合成酶、dsRNA-dependent蛋白激酶、Mx蛋白等。这些产物会抑制病毒蛋白质合成,抑制病毒核酸的转录和分解病毒的RNA核酸。另外本品可以调节免疫力,可以影响细胞膜表面抗原的表达,也可以影响很多免疫中间物质的细胞膜受体表达,此外还可以影响细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞及B细胞作用。以上这些作用可用于治疗乙型和丙型肝炎,一般剂量为300万比每周三次,皮下注射,如在3~4月后病情未获改善,可考虑停药。

本品用于治疗慢性乙型肝炎(CHB)已有多年的历史。CHB患者由于乙肝病毒(HBV)持续存在,致使机体细胞和体液免疫功能紊乱,造成肝细胞的兔疫损伤和肝脏慢性活动性炎症,IFN-α具有抗病毒和调节免疫功能的双重作用,用于治疗CHB可获得50%左右的长期疗效。

IFN-α的抗病毒作用并不是直接作用于病毒,而是通过诱导感染HBV的细胞产生一类蛋白质发挥效能。这些蛋白质又称抗病毒蛋白(AVP)。AVP主要有3种:①蛋白激酶:可使分子量67000和35000两种多肽发生磷酸化,其中35000多肽是合成多肽的启动因子,经磷酸化失活后,导致病毒合成的抑制;②2',5'-寡腺苷酸合成酶:能在双股RNA作用下,使ATP聚合成寡腺苷酸,激活细胞内的核昔酸酶F,使mRNA降解,从而阻断病毒蛋白的合成;③磷酸二酯酶:能降解2',5'-寡腺苷酸,还能去除tRNA的pCpCpA末端,抑制病毒蛋白的翻译,从而达到抗HBV的作用。

IFN-α对HBV的作用只限于复制型的HBV-DNA,并不能清除细胞核内的模板cccD-NA,亦不能清除已与宿主DNA整合的病毒基因,故难以使其表达的HBsAg消失。同时,它只是在HBV大量复制,并引起细胞炎症应答时才发挥其最大抑制效应。

IFN-α还具有抗细胞分裂活性及免疫调节活性,它通过调节细胞免疫、体液免疫来调节机体的防御功能,它还可以增强肝细胞膜上的HLA-1类的抗原表达,使TC增强识别HBV感染的肝细胞并破坏它,IFN-α还可抑制有丝分裂原,促使T细胞增殖,还可增强巨噬细胞活性,并通过调节K细胞和NK细胞活性来调节机体免疫监视功能。

当IFN-α治疗CHB开始后,其血清中HBV-DNA水平很快下降,是其直接抗病毒作用的结果。疗程第6~8周时部分病人ALT升高,则可能是IFN-α激活了宿主的免疫应答,破坏了感染HBV的肝细胞所致。由于IFN-α抑制了HBV的复制,减少了靶抗原的产生,IFN-α又同时激发了宿主的免疫反应,清除了HBV,从而缓解了肝脏炎症的活动,使ALT下降。

(1)治疗病例的选择 目前尚无准确方法判定IFN-α对于哪些CHB治疗有效,哪些患者治疗后不复发,IFN-α对哪些病人治疗有害无益,因而选择用IFN-α治疗的病例应谨慎。因为IFN-α对于HBV的作用,只限于复制型的HBV-DNA,当病毒复制导致肝脏炎症应答时,IFN-α才产生抗病毒和免疫调节效应,所以一般认为轻症、早期或非活动性CHB患者,暂不宜使用IFN-α。对失代偿的乙型肝炎肝硬化或中度以上黄疽的CHB,虽然血清中HBV-DNA阳性,但IFN-α可使肝小叶炎症激活或炎症加重,不易为衰竭的肝脏所耐受,往往导致病情加重或死亡,所以不宜用IFN-α治疗。另外,当发生自身免疫性肝病时,肝炎病毒血清标志物可出现假阳性,此时若予IFN-α治疗则往往使病情加重,故应注意鉴别。

CHB选择IFN-α治疗的依据:①ALT中度升高;②血清HBsAg、HBeAg、HBcAb阳性;③血清HBV-DNA阳性;④血清高滴度HbcAb-IgM;⑤肝组织病理检查为慢性活动型肝炎;⑤或伴有血清抗HDV-IgM阳性;①或伴血清抗HCV-IgM、HVC-RNA阳性。

(2)剂量和疗程 经前瞻性对照研究,用IFN-αl00万U、300万U、500万U、1000万U皮下或肌内注射,隔日一次或每周3次,疗程3~6月。相比之下,1000万U有最高的反应(血清HBV-DNA、HBeAg消失)。随后临床症状及血清生化指标缓解,肝脏活动性炎症缓解,但不能耐受的病例增多。而100万U效果最差,有效病例很少,所以不宜推广。疗程16周与24周效果相似,后者复发略为减少。因此,IFN-α治疗CHB的最低剂量是300万U,肌内注射隔日一次或每周3次,最适宜的剂量是500万U肌内注射,隔日二次或每周3次,疗程不少于16周。

(3)疗效和复发 CHB经IFN-α300万U肌注,隔日一次或每周3次治疗3~4个月后,约有50%病人可获安全效应。表现为HBV-DNA消失、HbsAg阴转、ALT稳定正常、肝小叶炎症和碎屑样坏死减轻。随访5~7年,患者病情大多稳定。其HBV-DNA消失时间多在5个月之内,HbeAg多在10个月内清除。ALT恢复稳定正常多在13个月以内,可有50%左右HbeAb阳转。而HbeAg被清除者仅占15%~20%。且多在治疗后1~2年,这多见于感染时间较短和年龄较大的病人。

CHB病人经IFN-α治疗后,即使获得完全效应者,亦不等于HBV被完全清除,其中仍有10%~20%病例在1~2年内感染再活动。复发表现是ALT升高、HBV-DNA阳转,或HbeAb逆转为HbeAg。其主要原因是CHB病人经IFN-α治疗后,HBV以低水平保留在肝内或外周单核细胞中,因自发或免疫抑制或使用细胞毒药物,或因其他病毒感染(如HIV、流感等)的激发而再活动。其次是由于HBV变异(主要是前CA83变异株)。其特点是HBV-DNA和HbeAb同时存在。对复发病例应首先排除病毒的重叠感染后,再考虑是否因IFN-α治疗不充分引起。如重复使用IFN-α治疗CHB,对复发病例一般仍有良好的效果。

(4)IFN-α治疗CHB疗效预测因素

CHB临床表现形式很多,HBV血清标志物表现亦不尽相同,加之IFN-α价格昂贵,疗效亦仅50%左右,远期复发率仍高,且有一定的非适应证,所以不是所有CHB病人均为IFN-α的治疗对象。根据近期多种报道,下列诸条可作为IFN-α治疗CHB疗效预测因素:①CHB病活动期者效果好(表现为ALT高值,HbeAb-IgM阳性,肝组织活检肝小叶内炎症浸润和伴有碎屑样坏死);②血清HBV-DNA水平低者效果好(>200pg/ml者多难奏效); ③病程短于4年或伴有急性黄疸型肝炎病史者效果好;④IFN-α治疗后,血清与外周单核细胞2’,5’-寡腺苷酸合成酶增多10倍以上者效果好;⑤血清β2-微球蛋白再IFN-α治疗2周后迅速升高(>226mg/L)者效果好;⑥T4/T8比值在IFN-α治疗后显著升高者效果好;⑦成人无

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(二)干扰素A.干扰素的定义1980年国际干扰素命名委员会正确定名为interferon,简写为IFN,定义如下:干扰素是一类在同种细胞上具有广谱抗病毒活性的蛋白质,其活性的发挥又受细胞基因组的调节和控制,涉及RNA和蛋白质的合成。目前认为,干扰素是一种类似多肽激素的细胞功能调节剂,是一种细胞素,其含义如下:第一,干扰
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