核酸类药物
核酸药物的药理学和临床应用
核酸药物的药理学和临床应用核酸药物是一类能够修饰或抑制细胞核酸分子的药物，这些药物分子一般都具有非常高的生物活性和特异性。
核酸药物是目前生命科学领域中最为热门的研究方向之一，因为其在治疗各种与基因相关的疾病方面具有非常广泛的应用前景。
本文将结合核酸药物的药理学和临床应用，探究该领域的发展趋势和未来展望。
一、核酸药物的药理学基础核酸药物主要是作用于DNA或RNA分子的化学物质，其主要分为两类：核酸酶和DNA或RNA结合剂。
核酸酶是一类专门分解核酸分子的酶，能够将长链核酸分子水解成较短的小分子，从而达到调节基因表达和细胞转化的目的。
DNA或RNA结合剂则是通过特定的化学结构与核酸分子结合，从而破坏DNA或RNA的复制或表达功能。
核酸药物在细胞内主要作用于以下几个方面：1. 抑制基因表达：核酸酶和RNA结合剂能够破坏或抑制mRNA的合成和转录，从而减弱或抑制该基因所编码蛋白质的表达。
2. 促进基因表达：通过核酸酶和RNA结合剂的作用，可以增强DNA或RNA的转录和合成，从而加强该基因所编码蛋白质的表达和功能。
3. 干扰RNA修饰：核酸药物还能作用于RNA修饰结构，从而干扰RNA的剪接、稳定性和转运等生物功能。
二、核酸药物的临床应用核酸药物作为一种新型治疗方案，其在医学领域的应用也越来越广泛。
目前，核酸药物在临床中主要应用于以下方面：1. 抗肿瘤药物：核酸药物在抗肿瘤方面具有非常广泛的应用前景。
其中，siRNA分子可以针对恶性肿瘤细胞的关键靶点进行靶向治疗，从而抑制肿瘤生长和扩散；miRNA分子则能够通过调节多个靶点的表达，从而发挥多效抗肿瘤作用。
2. 抗病毒药物：核酸药物也可以用于治疗多种病毒感染。
例如，在新冠肺炎的治疗中，利用mRNA技术研制了多种疫苗，成功预防和控制了该病毒的传播。
3. 代谢性疾病治疗：核酸药物也可以用于治疗代谢性疾病，如血脂异常、糖尿病和肥胖症等。
在这些疾病的治疗中，核酸药物可以通过抑制或增强关键基因的表达从而达到改善代谢状态的目的。
核酸类药物的生产
DNA的作用
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➢ 利用补救合成途径为人体提 供脱氧核苷酸，参与人体核 酸代谢，从而具有促进细胞 生长、修复受损细胞及改变 机体代谢的作用。
用于急﹑慢性肝炎白细胞减 少症，血小板减少症及再生 障碍性贫血等的辅助治疗。
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DNA的粗提取 1、准备材料
将新鲜菜花和体积分数为95%的酒精溶液放入冰箱冷冻室,至少24 h。
NaCl
C、种子罐培养 ➢ (32 ±1)℃，培养12-15h ➢ 种子罐培养基：同摇瓶种子培养基
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(3) 发酵
50L发酵罐， (32 ±1)℃, 93h 500L发酵罐, (32 ±1)℃, 75h 20000L发酵罐，(35 ±1)℃, 83h ➢ 发酵培养基：淀粉水解糖、干酵母水解液、豆饼水解液、尿素、 硫酸铵、硫酸镁、氯化钾、磷酸氢二钠、有机硅油
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肌苷的背景知识
【质量标准】：收载于《中华人民 共和国药典》2005年版二部205页
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肌苷的背景知识
【药理作用】 本品能使处于低能缺氧状态
下的细胞继续顺利进行代谢，并 参与人体能量代谢与蛋白质的合 成。 【适应症】
临床用于白细胞或血小板减 少症，各种急慢性肝脏疾病、心 脏疾病、洋地黄中毒症等疾病。
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肌苷的背景知识
洋 地 黄
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肌苷的背景知识 肌苷是由次黄嘌呤与核糖结合而成。 次黄嘌呤可由腺嘌呤(A)脱氨形成，是嘌呤衍生物。
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1、肌苷生产的工艺流程
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2、肌苷生产的控制要点
控制要点
精制
提取 吸附 洗脱
菌种
肌苷
发酵
生物制药：第十二章 核酸类药物
临床：病毒、肿瘤、艾滋病、产生干扰素、免疫抑制剂 代表药物：三氟代胸苷、叠氮胸苷、无环鸟苷、恩替卡韦等 制备方法：由自然结构核酸类物质通过半类药物
恩替卡韦
二、核酸类药物的生产方法
（一）核酸类药物的原材料 除病毒外，所有的动植
物组织中都含有核酸类物 质，包括大分子DNA和RNA、 小分子的核苷酸、核苷、碱 基等成分，但不同的组织中 含量有所不同。
酶液
混合，调pH 保温
鱼精
绞肉机粉碎
鱼精匀浆
热变性 冷却，过滤
DNA溶液
酶解液
加热使酶失活，调pH9.0置冷过夜，过滤
DNA降解液
吸附于氯型阴离子交换树脂分步洗脱
脱氧胞苷酸 dCMP
脱氧腺苷 dAMP
脱氧胸苷酸 dTMP
脱氧鸟苷酸 dGMP
三、主要核酸类药物的生产
1、RNA的提取——等电沉淀法
酵母菌体
稀NaOH，提取
提取液
中和，分离
抽提清液
pH2.5
RNA精品
洗涤、干燥
RNA粗品
工艺过程：
（1）预处理：压榨、除水；（2）提取：0.13%NaOH，使细胞壁变 性，使核酸从细胞内释放出来；（3）中和、除菌体；（4）分离：等 电点法，调pH2.5，使RNA沉淀下来；（5）洗涤、干燥
2、DNA的提取
猪脾脏
[预处理] 冷冻，绞碎
组织浆液
[预处理]
0.1M NaCl-0.5M 柠檬酸混合液，
离心
沉淀
[抽提] 1M NaCl
上清液
0.14M NaCl
沉淀物
95%乙醇
上清液 氯仿-异戊醇 （DNA）
溶解液
10% NaCl
核酸药物研发及其应用的现状和前景
核酸药物研发及其应用的现状和前景核酸药物的研发及其应用已成为当前生物医学领域的热点话题之一。
核酸药物是指利用基因工程和生物技术手段，直接或间接地作用在DNA和RNA分子上，从而发挥治疗作用的一类新型药物。
与传统化学药物相比，核酸药物具有更高的特异性和更强的选择性，能针对疾病特定的分子修饰、切除、阻断或淬灭，从而有效治疗疾病。
一、核酸药物的研发现状核酸药物的研发始于上个世纪80年代中期。
最早的核酸药物是1987年上市的Fomivirsen，它是一种针对巨细胞病毒（Cytomegalovirus）的抗病毒药物。
近年来，随着基因工程技术、生物芯片技术和纳米技术等领域的迅速发展，核酸药物的研发迎来了新的发展机遇。
核酸药物的种类繁多，主要包括siRNA、合成mRNA、DNA修饰酶、RNA编辑酶、CRISPR/Cas等。
其中，siRNA是当前研发最为火热的一种核酸药物。
siRNA是一种短小的RNA分子，可以通过与mRNA靶标相互作用，靶向降解指定基因的mRNA，从而阻断蛋白质的合成，达到治疗疾病的目的。
近年来，siRNA已被广泛应用于心血管疾病、肿瘤、糖尿病等多个领域的研究当中。
二、核酸药物的应用前景核酸药物的应用前景广阔。
与传统化学药物相比，核酸药物具有以下优势：1. 高效靶向：核酸药物可以直接针对疾病发生、发展的分子途径进行干预和调控，从根源上解决疾病。
2. 安全可靠：核酸药物只具有局部作用，不会对人体造成副作用和毒性反应，具有更高的安全性和可靠性。
3. 适应范围广：核酸药物可以用于治疗多种类型的疾病，包括传染病、肿瘤、神经系统疾病、心脑血管疾病等。
未来，核酸药物的应用前景将更加广阔。
根据市场调研机构The Business Research Company发布的《核酸药物市场预测报告》，2026年核酸药物市场总规模将超过500亿美元。
尤其随着技术的不断发展，核酸药物的多靶点治疗、个性化治疗、基因编辑等领域也将取得更大的突破。
核酸药物的药理学与应用
核酸药物的药理学与应用核酸药物被认为是未来治疗癌症和其他慢性疾病的重要治疗手段之一。
与传统的药物相比，由于它们的作用机理及代谢特征不同，因此其副作用更低，更加精准有效。
本文将重点介绍核酸药物的药理学与应用。
一、核酸药物的药理学核酸药物根据其作用靶点分为两种类型：DNA药物和RNA药物。
DNA药物通过作用于DNA水平来防止癌症细胞的增殖，而RNA药物则通过干扰基因表达来抑制细胞移动、侵袭和转移。
它们的作用机理均涉及到目标基因的转录和翻译。
1. DNA药物DNA药物能被细胞核吸收并与DNA相互作用，抑制DNA合成、DNA修复和DNA重组过程，进而影响细胞增殖和生物学效应。
其中著名的比如环磷酰胺和环核酸。
环磷酰胺是一种DNA交联剂，具有广谱的抗肿瘤活性，能够干扰DNA的转录和翻译。
而环核酸则是一种DNA链断裂剂，能够引起DNA交叉及DNA损伤，同时还能抑制细胞的DNA重组过程。
2. RNA药物RNA药物是一类新型的药物，由于其可专一性的作用机制，在治疗基因调控及疾病治疗等领域具有极为广泛的应用前景，其中知名的比如小分子抑制剂和siRNA等。
siRNA是一种小分子RNA，通过与靶基因mRNA的互补作用、介导RNA干扰（RNAi）途径来抑制相应靶基因的转录，从而抑制癌细胞的生长、分化与侵袭。
二、核酸药物的应用核酸药物的主要途径是口服和静脉注射。
这些药物可以用于肿瘤、传染性疾病、心血管疾病、风湿性疾病等领域的治疗和预防。
下面以肿瘤作为例子，介绍核酸药物在临床上的应用。
1. 肿瘤治疗核酸药物与传统的化疗药物类似，具有抗肿瘤及增强免疫的作用。
核酸药物作用于癌细胞DNA和RNA，从而使其失去复制和自我修复的能力。
根据对靶点的不同，分别有DNA和RNA两种药物。
著名的核酸药物比如环磷酰胺、多柔比星、长春新碱等。
2. 变态反应性疾病核酸药物的另一个应用领域是治疗变态反应性疾病，比如类风湿性关节炎等。
影响类风湿性关节炎的因素是免疫系统中的细胞、信号分子和抗体。
核酸类药物
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反义核酸技术（简称反义技术）
利用这一技术研制的药物称为反义药物，根据核酸 杂交原理，反义药物能与特定基因杂交，在基因水 平干扰致病蛋白的产生过程，及干扰遗传信息从核 酸向蛋白质的传递。
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四、多核苷酸 二核苷酸类：有辅酶I(COⅠ)、辅酶Ⅱ(COⅡ)、黄素
腺嘌呤二核苷酸(FAD)等； 多核苷酸类：有聚肌胞苷酸(Poly I：C)、聚腺尿苷酸
(PolyA：U)、转移因子(TF)、核糖核酸(RNA)、脱 氧核糖核酸(DNA)、核酸等。
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依据核酸类药物及其衍生物的性质和功能分两类： 一类为具有天然结构的核酸类物质，缺乏这类物
传统药物主要是直接作用于致病蛋白本身，而反义 药物则作用于产生蛋白的基因，因此可广泛应用于 多种疾病的防治。
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反义核酸作为药物与常规药物相比有两个显著特点： ①有关疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因此，
设计合理特异性的反义核酸比较容易； ②反义寡核苷酸与靶基因能通过碱基配对原理发生
特异和有效的结合，从而调节基因的表达。它的缺 点是天然的寡核苷酸难以进入细胞内，而一旦进入 又易被胞内核酸酶水解，很难直接用于治疗。
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第一节 核酸类药物的分类
依据核酸类药物及其衍生物的化学结构和组成分四 大类： 碱基及其衍生物 核苷及其衍生物 核苷酸及其衍生物 多核苷酸
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一、核酸碱基及其衍生物 多数是经过人工化学修饰的碱基衍生物。 主要有赤酮嘌呤(Eritadenine)、硫代鸟嘌呤
13 4核酸类药物
枯草芽孢杆菌嘌呤核苷酸合成途径
（Ⅰ）
（II）
黄嘌呤缺陷型
鸟腺嘌呤缺陷型 （经诱变缺失46
号或号7酶号）酶）
SAMP
6
3
（一） IMP （一）
XMP
7
8
5
AMP
GMP
AICAR
当培养基中提供限量腺嘌呤时
2 SAICAR
Ⅰ 积累IMP 肌苷
Ⅰ＋Ⅱ 积累IMP 肌苷
PRA
Ⅲ 积累XMP 黄苷
（一） （一） 1
选育Mn2+不敏感的变异株
2．发酵法生产黄苷及酶法转化成GMP
直接发酵生产GMP必须满足以下条件： • 解除GMP的抑制（与GMP积累相矛盾） • 让GMP渗出胞外，并不被分解（可以做到） • 阻断GMP－GTP合成（与菌体生产抵触）
所以只能先合成XMP，后转化为GMP。
方法：选育丧失GMP合成酶的GMP缺陷型菌株就可能积累大
可以从自然界筛选到RNA含量高的酵母菌株，也可以 用诱变育种的方法提高酵母菌的RNA含量。
1、工业用RNA的提取
1％NaOH裂
稀
酵母等 解胞壁
HCL中和
加热破坏酶
溶液
碱
调pH2-2.5
法 冷却到10OC 离心 RNA溶液（接近RNApl） 离心 RNA沉淀
浓
10％NaCL
酵母等
离心
调pH2-2.5
苷酸的原理和方法.
素强化其活性） • 增加细胞通透性（在Mn2＋过量的培养基中需添加表面活
性剂改变通透性） • 供给NH4+维持培养基PH7.5－8.0
（三）半合成法制备核苷酸
发酵法生产核苷酸成本低，产率高，工业 生产的呈味核苷酸一半左右是由发酵法生产核苷 后经提取精制后，直接在5’－羟基上磷酸化
核酸类药物的生产
主要内容
1、 核酸药物的分类 2、核酸类药物的生产方法 3、核酸类药物的生产实例 4、核酸类药物的检测
5、核酸药物的应用
核酸药物的分类
具有天然结构的核酸类物质
天然碱基、核苷、核苷酸 的类似物或聚合物
如：DNA、RNA、肌苷、ATP、 辅酶A、脱氧核苷酸、肌苷酸等。 获得：微生物发酵或从生物资源 中提取生产。 药理功能：有助于改善机体的物 质代谢和能量代谢平衡，加速受 损组织的修复，促使机体恢复 正常生理功能。
核酸类药物的生产实例
核酸类药物的生产实例
RNA的生产
1、来源：微生物——酵母 2、RNA的提取——等电沉淀法 3、工艺过程
（1）预处理：压榨、除水 （2）提取：0.13%NaOH，使细胞壁变性，使核酸从细胞内释放 出来 （3）中和、除菌体 （4）分离：等电点法，调pH2.5，使RNA沉淀下来 洗涤、干燥
核酸类药物的生产实例
4.发酵法生产 高含量RNA酵 母及其RNA提 取工艺流程
核酸类药物的生产实例
ATP制备
基本工艺路线：
核酸类药物的生产实例
辅酶A的生产
核酸类药物的检测
1、DNA含量测定
DNA是磷酸和戊糖通过磷酸二酯键形成的长链，所以磷酸或戊糖 的量正比例于DNA的量，可通过测定磷酸或戊糖的量来测定DNA 的量，前者称为定磷法，后者称为定糖法。 （1）定磷法 磷酸与钼酸反应生成磷钼酸，再转变为钼蓝，吸收峰在660nm。 （2）定糖法——二苯胺法 670nm
核酸类药物的生产方法
核苷酸、核苷及碱基类似物的生产方法
1、酶解法
核酸类药物的生产方法
核苷酸、核苷及碱基类似物的生产方法
2、半合成法
微生物发酵与化学合成并用。 由于发酵法生产核苷的产率很高，因此可由发酵法生产 核苷后经提取，精制再经磷酸化制取核苷酸。 方法：将核苷悬浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷 却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化。从核苷生成5‘核苷酸收率可达90%。