基于設(shè)計的生物大分子成藥性優(yōu)化策略研究進展

田浤，尹俊，戴鑫，寧宏宇，陳松，高向東，姚文兵

(中國藥科大學生命科學與技術(shù)學院， 江蘇 南京 210009)

基于設(shè)計的生物大分子成藥性優(yōu)化策略研究進展

田浤，尹俊，戴鑫，寧宏宇，陳松，高向東，姚文兵*

(中國藥科大學生命科學與技術(shù)學院， 江蘇 南京 210009)

目前生物藥物正處在高速發(fā)展階段，但生物大分子的一些固有特性限制了其成藥性，使得很多具有良好治療潛能的生物大分子最終不能開發(fā)成藥物，因而嚴重制約了生物藥物的發(fā)展。生物藥物開發(fā)的瓶頸已從“新分子的產(chǎn)生”轉(zhuǎn)向“如何獲得具有優(yōu)良生理特性和預(yù)期治療效果的有效藥物”。近年來，通過合理設(shè)計改造生物大分子高級結(jié)構(gòu)以優(yōu)化其成藥性的研究獲得了快速發(fā)展。綜述基于設(shè)計的生物大分子成藥性優(yōu)化策略研究進展。

生物大分子；成藥性；合理設(shè)計

隨著基因組學、蛋白質(zhì)組學等學科的發(fā)展，被發(fā)現(xiàn)具有特定活性的生物大分子數(shù)量每年呈指數(shù)增加，但最終成為藥物而應(yīng)用于臨床的生物大分子數(shù)量卻很有限，其中一個重要原因就是生物大分子的一些固有特性限制了其成藥性。生物大分子具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易產(chǎn)生免疫原性、穩(wěn)定性差、半衰期短、多數(shù)需頻繁給藥、生物利用度低、依從性差等特性，這些特殊性使很多具有良好生物活性的生物大分子最終不能開發(fā)成藥物，嚴重制約了生物技術(shù)藥物的發(fā)展。2003—2011年的統(tǒng)計分析顯示，9年中美國FDA共批準了1 173 個生物藥物及其對應(yīng)的適應(yīng)證進入臨床研究階段，但最終獲批用于臨床治療的僅171個藥物及其對應(yīng)的適應(yīng)證。生物藥物開發(fā)的瓶頸已經(jīng)從“新分子的產(chǎn)生”轉(zhuǎn)向“如何獲得具有優(yōu)良生理特性和預(yù)期治療效果的有效藥物”，生物藥物成藥性研究已成為國內(nèi)外生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的熱點問題。

與小分子化學藥物相比，生物大分子的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，且其高級結(jié)構(gòu)與其生物活性、穩(wěn)定性、免疫原性等性質(zhì)密切相關(guān)，而這些性質(zhì)往往又是影響生物大分子成藥性的關(guān)鍵因素。近年來，隨著生物信息學、結(jié)構(gòu)生物學和各種組學技術(shù)的發(fā)展，通過合理設(shè)計改造生物大分子高級結(jié)構(gòu)以優(yōu)化其成藥性的研究獲得了快速發(fā)展。本文就基于設(shè)計的生物大分子成藥性優(yōu)化策略研究進展作一綜述。

1 生物大分子藥代動力學性質(zhì)的優(yōu)化策略

生物大分子的成藥性受到多種因素的影響和制約，其中，藥代動力學性質(zhì)與藥物治療效果及安全性都高度相關(guān)，是最為關(guān)鍵的因素之一。很多具有良好生物

活性的候選生物大分子由于藥代動力學性質(zhì)不佳而無法應(yīng)用于臨床，故藥代動力學性質(zhì)的優(yōu)化一直是生物大分子藥物開發(fā)中的一個研究熱點。

1.1 增加生物大分子流體力學半徑

對于相對分子質(zhì)量小于60 000的生物藥物分子，腎小球濾過是其主要的消除途徑。因此，增加分子的流體力學半徑，減少腎小球濾過是優(yōu)化其藥代動力學性質(zhì)的有效策略之一[1]。

增加分子的流體力學半徑最成熟的技術(shù)是聚乙二醇化技術(shù)（PEGylation），目前已用于多種蛋白質(zhì)藥物或非蛋白質(zhì)藥物的修飾，國外上市的PEG化藥物已達11種[2]。雖然PEG修飾已經(jīng)成為現(xiàn)在最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的生物藥物長效化技術(shù)之一，但其也存在著生產(chǎn)工藝復(fù)雜、產(chǎn)物不均一、腎臟中易聚集等問題。

為了解決這些問題，近年來國內(nèi)外有研究人員開發(fā)出模擬PEG的聚多肽融合技術(shù)（recombinant polypeptide mimetics of PEG）。其原理是，通過親水、柔性、無固定二級結(jié)構(gòu)的多肽鏈替代PEG用于生物藥物修飾，以提高藥物的流體力學半徑，減少其腎小球濾過。聚多肽融合技術(shù)的核心環(huán)節(jié)是聚多肽鏈的設(shè)計，早期研究人員大多采用天然來源的聚多肽、明膠樣蛋白聚多肽、彈性蛋白樣聚多肽、多聚谷氨酸、多聚甘氨酸等聚多肽，但這些聚多肽多存在著免疫原性高、易聚集、不能顯著增加半衰期等問題[3-5]。美國Amunix公司開發(fā)了一種采用全人工設(shè)計的低免疫原性短肽非重復(fù)組合而形成的聚多肽鏈XTEN，該聚多肽鏈只含有Ala、Glu、Gly、Pro、Ser、Thr等6種氨基酸，具有可生物降解、無毒性代謝過程、無腎臟堆積風險等優(yōu)勢(見圖1)[5]。

圖1 聚多肽的修飾通過增加生物藥物的流體力學半徑而減少藥物腎小球濾過Figure 1 Polypeptide modification results in the increase of hydrodynamic radius of biological drug and the decrease of its glomerular filtration

XTEN與艾塞那肽（exenatide）融合表達后，使艾塞那肽在人體中半衰期從原來的2.4 h延長至139 h。類似的，XTEN修飾的重組人生長激素（rhGH）VRS-317在高劑量下的終末半衰期能達到131 h，相比于每天注射的未修飾rhGH，其能更加高效、持續(xù)地刺激胰島素樣生長因子-Ⅰ（IGF-I）應(yīng)答，目前VRS-317已進入臨床Ⅱ期研究[6]。眼下，采用XTEN技術(shù)進行藥代動力學優(yōu)化的生物大分子還包括胰高血糖素、胰島素、凝血因子Ⅶa、凝血因子Ⅷ、凝血因子Ⅸ等。

1.2 優(yōu)化受體介導的再循環(huán)過程

受體介導的胞吞作用也是生物藥物從血液中消除的主要途徑之一，而生物大分子通過受體胞吞進入細胞后的轉(zhuǎn)運途徑是影響其血漿半衰期的關(guān)鍵因素之一。一些生物大分子能通過內(nèi)涵體再循環(huán)過程回到細胞表面，重新釋放到血液循環(huán)中，如：免疫球蛋白G（IgG）抗體在早期酸化的內(nèi)涵體中與Fc受體（FcRn）結(jié)合，從而逃離了被胞內(nèi)溶酶體降解的命運，被再次釋放進入血液。這是IgG抗體類藥物具有較長血漿半衰期的主要原因。因此，增加受體介導的再循環(huán)過程是優(yōu)化生物大分子藥代動力學性質(zhì)的重要策略。

借助受體介導再循環(huán)過程延長藥物血漿半衰期的Fc融合技術(shù)與白蛋白融合技術(shù)已發(fā)展得較為成熟，本

文不再贅述。近年來，這一策略的主要研究進展集中在對與FcRn具有結(jié)合能力的融合伴侶的設(shè)計與改造。

受體介導的再循環(huán)過程具有明顯的pH依賴性。IgG與FcRn在酸性條件下結(jié)合，生理環(huán)境中解離。所以，通過對IgG的合理設(shè)計與改造，增強其與FcRn在酸性條件下的親和力，而不增加它們在生理環(huán)境中的親和力，則可以有效增加FcRn介導的再循環(huán)過程。IgG上與FcRn識別的位點位于IgG Fc片段的CH2和CH3結(jié)構(gòu)域，Zalevsky等[7]通過將IgG Fc片段中的428位Met突變成Leu及434位Asp突變成Ser，使IgG分子在pH 6條件下與FcRn的親和力提高11倍。隨后該研究團隊將這項被稱為Fc engineering的技術(shù)應(yīng)用于單抗藥物bevacizumab和cetuximab的修飾改造，以增加藥物的血漿半衰期。實驗研究顯示，F(xiàn)c engineering技術(shù)的應(yīng)用使bevacizumab在獼猴體內(nèi)的半衰期從9.7 d增加到31.1 d，cetuximab的血漿半衰期也從2.9 d延長至13.9 d。

融合人血白蛋白（HSA）也是通過FcRn受體介導的再循環(huán)過程而延長藥物血漿半衰期的主要技術(shù)之一。隨著HSA與FcRn的結(jié)合方式在分子水平上的進一步闡明，人們發(fā)現(xiàn)HSA的第3結(jié)構(gòu)域（DIII）在HSA與FcRn的結(jié)合過程中起主要作用[8]。據(jù)此，Kenanova等[9]選用HSA的DIII為融合伴侶，將其與一個抗癌胚抗原的雙抗體結(jié)合，所得融合蛋白不僅保持了原抗體的腫瘤靶向性，且其血漿清除率明顯降低，血漿滯留時間得到了大幅度延長。

2 生物大分子藥效學性質(zhì)的優(yōu)化策略

2.1 優(yōu)化生物大分子與靶受體的親和力

以蛋白質(zhì)為主的生物大分子類藥物大多是通過與靶受體結(jié)合而發(fā)揮作用，故對受體親和力的優(yōu)化是改善生物大分子藥效學性質(zhì)的主要策略之一。通常，在保持活性中心的情況下，增加與靶蛋白結(jié)合的親和力，可以提高生物大分子的生物活性；而在不改變親和力的情況下，通過突變使生物大分子失去活性中心，則可以開發(fā)出對應(yīng)的拮抗劑。

瘦素是一種多效激素，在能量代謝、生殖和免疫等生物學過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用，并且也是最重要的體質(zhì)量調(diào)節(jié)因子。Shpilman等[10]對瘦素進行隨機突變，并用酵母表面展示技術(shù)篩選出高親和力的突變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當瘦素第23位的Asp突變?yōu)榉秦撾姾尚缘陌被釙r（即 D23L），能極大增強瘦素與其可溶型受體的親和力，而第39、40、41位氨基酸同時突變?yōu)锳la時（即L39A/D40A/F41A），突變體則表現(xiàn)出瘦素拮抗劑活性。體外實驗結(jié)果表明，這種新人源（SHLA）和鼠源（SMLA）瘦素拮抗劑（D23L/L39A/D40A/F41A）的受體親和力和拮抗活性分別較L39A/D40A/F41A提高了60倍和14倍。

2.2 提高生物大分子的作用靶點選擇性

具有良好的作用靶點選擇性是生物大分子成藥的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。藥物與非期望的靶點發(fā)生作用往往會帶來諸多副作用，所以通過合理設(shè)計而賦予生物大分子對目標靶點的選擇性，也是其成藥性優(yōu)化的關(guān)鍵策略。

白介素-2（IL-2）是免疫系統(tǒng)的一個重要調(diào)控因子，可刺激T細胞增殖，對多種腫瘤的生長有強抑制作用。然而由于IL-2會引起一些嚴重的毒副作用，如引起肺液聚集導致肺水腫，最終引發(fā)呼吸困難，使其臨床應(yīng)用受到限制。最近，斯坦福大學的Levin等[11]通過體外進化，設(shè)計了一種IL-2超級因子super-2，增強了IL-2對其受體IL-2Rβ的親和力，從而消除了CD25表達對IL-2的依賴性。游離型和結(jié)合型super-2的晶體結(jié)構(gòu)顯示其進化突變位點位于該細胞因子的核心，且分子動力學模擬提示該突變能提高IL-2的穩(wěn)定性，減少一個位于IL-2Rβ結(jié)合位點的螺旋的靈活性，將IL-2優(yōu)化為一種類似于與CD25結(jié)合時的受體結(jié)合構(gòu)象。super-2中的進化突變替代了CD25的作用，可引發(fā)STAT5的有效磷酸化，并使T細胞不論CD25是否存在都能旺盛增殖。相對于IL-2，super-2能更強地介導細胞毒性T細胞擴增，在體內(nèi)介導更強的抗腫瘤反應(yīng)，并引起調(diào)節(jié)性T細胞比例降低，減輕肺水腫癥狀。

3 生物大分子免疫學性質(zhì)的優(yōu)化策略

3.1 降低生物大分子免疫原性

細胞因子、酶、抗體等生物大分子易產(chǎn)生有害的免疫反應(yīng)，這是制約其安全性的一個重要因素，也是生物藥物成藥性研究中值得關(guān)注的一個熱點問題。消除生物大分子免疫原性的最普遍的方法是通過合理置換抗原表位的氨基酸殘基，使所產(chǎn)生的序列對已知中和抗

體具有低親和性。徐瑞光等[12]為了降低葡激酶的免疫原性，嘗試對其T/B細胞抗原表位重疊的77位Arg和80位Glu進行突變。實驗結(jié)果表明，當80位Glu突變?yōu)锳la和Ser時，能同時去除部分T/B細胞抗原表位；當77位Arg突變?yōu)锳sn、Gln和Lys時，僅去除了部分T細胞表位；在6個突變組合中，發(fā)生R77Q/E80A突變和R77Q/E80S突變的葡激酶有效去除了部分B/T細胞抗原表位，降低了葡激酶的免疫原性，而發(fā)生R77Q/ E80A突變和R77Q/E80S突變的葡激酶其酶活力與未突變前相當。

另一種降低生物大分子免疫原性的策略是致使與Ⅱ型主要組織相容性復(fù)合體（MHCII）類分子結(jié)合的肽段突變而阻止T細胞活化，而除去與MHC分子結(jié)合的抗原表位，是降低蛋白質(zhì)類藥物免疫原性的一種更為溫和的方法，優(yōu)于除去抗體上抗原表位的方法，因為MHC分子僅有1×103～2×103種突變體，而抗體總體估計大約有108種突變體。Salvat等[13]設(shè)計了一種基于分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和免疫原性從而對氨基酸位點進行突變的計算方法，并利用此算法設(shè)計了7個候選的β-內(nèi)酰胺酶藥物，這些藥物均大大減少了與人MHCII蛋白結(jié)合的表位，因而免疫原性降低，且均保持了良好的穩(wěn)定性和活性。

3.2 提高生物大分子免疫原性

目前，治療性疫苗在腫瘤和自身免疫性疾病治療等領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到重視，而許多重要的治療靶點，如腫瘤相關(guān)抗原MAGE、gp100等，都是自體蛋白，因而存在自身免疫耐受而無法直接用于疫苗的開發(fā)。因此，近年來研究人員提出許多提高目標分子免疫原性或突破自身免疫耐受的優(yōu)化策略。

將免疫原性氨基酸引入蛋白質(zhì)分子中，即是突破自身免疫耐受的一種新技術(shù)（見圖2）。借助近年來在分子生物學領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的“遺傳密碼擴充技術(shù)”，Grü newald等[14-15]成功將對硝基苯丙氨酸（pNO2Phe）等免疫原性氨基酸定點引入來源于小鼠的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和視黃醇結(jié)合蛋白4（RBP4）等蛋白中，并用于激活小鼠的體液免疫應(yīng)答，引起了高滴度IgG抗體的產(chǎn)生，打破了自身免疫耐受。Gauba等[16]同樣運用遺傳密碼擴充技術(shù)將pNO2Phe、3NO2Tyr或SO3Tyr定點引入TNF-α和表皮生長因子（EGF）蛋白中，并證明了免疫原性氨基酸是通過激活CD4+T淋巴細胞而激活小鼠的體液免疫應(yīng)答，而其是否能打破免疫耐受與突變的位點和小鼠的MHCII類分子相關(guān)。Hardy等[17]將抗原表位肽中的Tyr置換成NO2Tyr，并證實，僅在一個位點引入免疫原性氨基酸，即可明顯影響MHCI類限制性抗原表位的識別。

圖2 通過引入非天然的免疫原性氨基酸致使蛋白質(zhì)突破自身免疫耐受的策略Figure 2 Strategy for breaking self-tolerance of protein based on incorporating unnatural immunogenic amino acid

另一種提高生物大分子免疫原性的策略是將目標分子靶向到特定淋巴細胞亞群，通過交叉遞呈的方式提高機體免疫應(yīng)答功能。Klechevsky等[18]嘗試將腫瘤抗原通過抗樹突細胞免疫受體（DCIR）抗體靶向到DCIR受體上，成功促進了樹突細胞的交叉遞呈功能，強烈激活了CD8+T細胞。Idoyaga等[19]將HIV gag p24蛋白靶向到Langerin、DEC205和Clec9A受體上后，都能不同程度地引起小鼠細胞免疫和體液免疫應(yīng)答。

4 生物大分子理化性質(zhì)的優(yōu)化策略

生物大分子的理化性質(zhì)對其成藥性也有著重要影響。具有研發(fā)價值的生物大分子往往要求具有良好的溶解度，且能在純化、制備、貯存和給藥過程中保持穩(wěn)定，但許多具有治療潛能的天然生物大分子往往不能滿足這種要求。因此，對生物大分子理化性質(zhì)進行優(yōu)化，也是成藥性優(yōu)化策略的重要環(huán)節(jié)，如提高生物大分子的抗氧化能力、pH和溫度穩(wěn)定性以及溶解性，以利于其發(fā)揮藥效和擴大使用范圍。

分布在蛋白質(zhì)表面的帶電荷氨基酸之間可以通過電荷間的相互作用而形成保護網(wǎng)，增加蛋白質(zhì)對高溫的抗性。因此，可以通過對蛋白質(zhì)表面帶電荷的氨基酸進行重新設(shè)計優(yōu)化，使其表面的電荷分布更加合理，從而提高其穩(wěn)定性。藉此，Gribenko等[20]通過軟件分析對?；姿峄负虶TP酶進行了重新設(shè)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些改進型酶的熱穩(wěn)定性較野生型酶提高了10 ℃。

根據(jù)蛋白質(zhì)中二硫鍵鍵長和鍵角的信息，分析蛋白質(zhì)中哪些位點可以形成二硫鍵，并通過突變引入Cys，形成二硫鍵，這樣可明顯提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性[21]。Mateo等[22]通過在手足口病病毒衣殼蛋白中合理引入二硫鍵，使其熱穩(wěn)定性大幅度提高而感染活性消失，為后續(xù)疫苗的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

另一方面，在蛋白質(zhì)藥物中置換不成對的Cys，能防止不期望的分子間二硫鍵的形成。游離的Cys易在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部和分子之間形成二硫鍵，致使分子呈聚集狀態(tài)，影響藥物的可溶性和穩(wěn)定性，降低其生物利用度。將蛋白質(zhì)藥物中Cys突變?yōu)镾er，可防止其二硫鍵的形成，從而改善藥物的溶解度和貯藏穩(wěn)定性。Chiron公司生產(chǎn)的Proleukin和Berlex/Chiron公司生產(chǎn)的Betaseron等蛋白質(zhì)藥物就是通過將游離Cys突變而成功改善其理化性質(zhì)。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，對于嚴重威脅人類健康的重大疾病，如遺傳性疾病、癌癥、糖尿病等的治療，生物藥物的作用已變得舉足輕重，甚至不可替代。

生物信息學、結(jié)構(gòu)生物學和各種組學技術(shù)的快速發(fā)展促進了人們對生物藥物的空間結(jié)構(gòu)、作用靶點、細胞轉(zhuǎn)運途徑等的理解和認識，為理性設(shè)計生物大分子藥物提供了理論和技術(shù)支持，也使得通過合理設(shè)計改造生物大分子的高級結(jié)構(gòu)以優(yōu)化其成藥性的研究獲得了快速發(fā)展?？梢韵嘈牛S著生命科學的進一步發(fā)展以及人們對生命活動理解的進一步加深，會有越來越多的活性生物大分子通過合理的成藥性優(yōu)化而進入臨床，為保護人類健康發(fā)揮重要作用。

[1]Ezan E.Pharmacokinetic studies of protein drugs: past, present and future[J].Adv Drug Deliv Rev, 2013, 65(8): 1065-1073.

[2]Zhang F, Liu M R, Wan H T.Discussion about several potential drawbacks of pegylated therapeutic proteins[J].Biol Pharm Bull, 2014, 37(3): 335-339.

[3]Kontermann R.Therapeutic proteins: strategies to modulate their plasma half-lives[M].Hoboken: John Wiley & Sons, 2012.

[4]Schlapschy M, Theobald I, Mack H,et al.Fusion of a recombinant antibody fragment with a homo-amino-acid polymer: effects on biophysical properties and prolonged plasma half-life[J].Protein Eng Des Sel, 2007, 20(6): 273-284.

[5]Schellenberger V, Wang C W, Geething N C,et al.A recombinant polypeptide extends thein vivohalf-life of peptides and proteins in a tunable manner[J].Nat Biotechnol, 2009, 27(12): 1186-1190.

[6]Yuen K C, Conway G S, Popovic V,et al.A long-acting human growth hormone with delayed clearance (VRS-317): results of a double-blind,

placebo-controlled, single ascending dose study in growth hormonedefcient adults[J].J Clin Endocrinol Metab, 2013, 98(6): 2595-2603.

[7]Zalevsky J, Chamberlain A K, Horton H M,et al.Enhanced antibody half-life improvesin vivoactivity[J].Nat Biotechnol, 2010, 28(2): 157-159.

[8]Andersen J T, Daba M B, Sandlie I.FcRn binding properties of an abnormal truncated analbuminemic albumin variant[J].Clin Biochem, 2010, 43(4): 367-372.

[9]Kenanova V E, Olafsen T, Salazar F B,et al.Tuning the serum persistence of human serum albumin domain III: diabody fusion proteins[J].Protein Eng Des Sel, 2010, 23(10): 789-798.

[10]Shpilman M, Niv-Spector L, Katz M,et al.Development and characterization of high affnity leptins and leptin antagonists[J].J Biol Chem, 2011, 286(6): 4429-4442.

[11]Levin A M, Bates D L, Ring A M,et al.Exploiting a natural conformational switch to engineer an interleukin-2 'superkine'[J].Nature, 2012, 484(7395): 529-533.

[12]徐瑞光, 賀進田, 賈鍇, 等.Arg77和Glu80定點突變同時去除葡激酶中的T和B細胞抗原表位[J].微生物學報, 2011, 51(5): 692-703.

[13]Salvat R S, Choi Y, Bishop A,et al.Protein deimmunization via structure-based design enables efficient epitope deletion at high mutational loads[J].Biotechnol Bioeng, 2015, 112(7): 1306-1318.

[14]Grünewald J, Tsao M L, Perera R,et al.Immunochemical termination of self-tolerance[J].Proc Natl Acad Sci U S A, 2008, 105(32): 11276-11280.

[15]Grünewald J, Hunt G S, Dong L,et al.Mechanistic studies of the immunochemical termination of self-tolerance with unnatural amino acids[J].Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106(11): 4337-4342.

[16]Gauba V, Grünewald J, Gorney V,et al.Loss of CD4 T-cell-dependent tolerance to proteins with modifed amino acids[J].Proc Natl Acad Sci USA, 2011, 108(31): 12821-12826.

[17]Hardy L L, Wick D A, Webb J R.Conversion of tyrosine to the infammation-associated analog 3′-nitrotyrosine at either TCR-or MHC-contact positions can profoundly affect recognition of the MHC class I-restricted epitope of lymphocytic choriomeningitis virus glycoprotein 33 by CD8 T cells[J].J Immunol, 2008, 180(9): 5956-5962.

[18]Klechevsky E, Flamar A L, Cao Y,et al.Cross-priming CD8+T cells by targeting antigens to human dendritic cells through DCIR[J].Blood, 2010, 116(10): 1685-1697.

[19]Idoyaga J, Lubkin A, Fiorese C,et al.Comparable T helper 1 (Th1) and CD8 T-cell immunity by targeting HIV gag p24 to CD8 dendritic cells within antibodies to Langerin, DEC205, and Clec9A[J].Proc Natl Acad Sci U S A, 2011, 108(6): 2384-2389.

[20]Gribenko A V, Patel M M, Liu J,et al.Rational stabilization of enzymes by computational redesign of surface charge-charge interactions[J].Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106(8): 2601-2606.

[21]Dombkowski A A.Disulfde by design: a computational method for the rational design of disulfde bonds in proteins[J].Bioinformatics, 2003, 19(14): 1852-1853.

[22]Mateo R, Luna E, Rincón V,et al.Engineering viable foot-and-mouth disease viruses with increased thermostability as a step in the development of improved vaccines[J].J Virol, 2008, 82(24): 12232-12240.

[專家介紹] 姚文兵：博士，教授，博士生導師。1983年畢業(yè)于南京藥學院，2004年獲中國藥科大學微生物與生化藥學博士學位?，F(xiàn)任中國藥科大學副校長，擔任教育部高等學校藥學類專業(yè)教學指導委員會主任委員，中國藥師協(xié)會副會長、中國藥學會生化與生物技術(shù)藥物專業(yè)委員會委員，全國高等醫(yī)學教育學會藥學教育研究會副理事長兼秘書長，衛(wèi)生部教材建設(shè)專家委員會委員，中華醫(yī)學會醫(yī)學教育分會常務(wù)理事；《藥學教育》常務(wù)副主編、《藥物生物技術(shù)》副主編，《中國藥學年鑒》、《中國藥科大學學報》等雜志編委。目前任國家食品藥品監(jiān)督管理局藥品、保健食品評審委員，國家發(fā)改委藥品價格決策專家委員會委員?？蒲泄ぷ髦饕芯款I(lǐng)域為生物新藥的研制、蛋白質(zhì)類藥物的分子改構(gòu)和修飾研究，作為課題負責人主持承擔國家自然科學基金重點項目、國家科技重大專項課題、國家863項目、國家自然科學基金面上項目等課題多項。完成了3個生物新藥的臨床前研究，其中1個獲新藥臨床批件；申請專利22項，獲授權(quán)發(fā)明專利14項，出版著作7部；近5年發(fā)表科研論文109篇，其中SCI論文65篇。要負責5項省部級抗體研究項目，授權(quán)抗體專利3項，公開抗體專利5項，發(fā)表SCI及中文核心論文40余篇。

Advances in Research on Design-based Optimization Strategy for the Drugability of Biological Macromolecules

TIAN Hong, YIN Jun, DAI Xin, NING Hongyu, CHEN Song, GAO Xiangdong, YAO Wenbing
(School of Life Science and Technology, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China)

Biological medicines are in rapid development stage for now.However, some inherent characteristics of biological macromolecules restricts their drugability, so that a lot of biological macromolecules with therapeutic potential fail to be eventually developed into drugs.As a result, the development of biological medicines was seriously restricted.Bottleneck of biological medicine development has shifted from "the generation of new molecular" to "how to get a good physiological characteristics and the expected treatment effect of effective drug".In recent years, the research on reconstruction of biological macromolecular structures by rational design to optimize their drugability has developed rapidly.In this paper, the research progress on design-based optimizaion strategy for the drugability of biological macromolecules was reviewed.

biological macromolecule; drugability; rational design

R918

A

1001-5094（2015）04-0277-06

接受日期：2015-03-03

項目資助：國家自然科學基金（No.81430082）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費重大研究計劃引導項目（No.YD2014SK0002）

*通訊作者：姚文兵 教授；

研究方向：生物技術(shù)與生物制藥；

Tel：025-83271218；E-mail：wbyao@cpu.edu.cn