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作者:董妮|直接投资部
抗菌肽概况
1.1 抗菌肽简介
抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)又称为宿主防御肽,是一类结构多样性的短肽,通常由小于100个氨基酸组成,具有广谱活性、低靶点耐药性和低免疫原性的优点,对大多数主要的革兰阳性和革兰阴性细菌都能发挥杀菌作用,这些特点使其成为最有前景的候选抗菌药物之一。
抗菌肽是一类在真核生物中广泛存在的由基因编码的具有抗细菌、抗病毒或者抗真菌活性的多肽物质。在大多数植物和动物的基因组中有5-10个不同的AMP基因家族分别编码了多个同源基因。在生物中丰富的多样性和杀菌活性使得AMP成为了很好的抗菌药物的靶标。在植物和动物中已经发现了3100多个AMP,其中在两栖类动物中发现的最多,已经超过了1000种,在非洲爪蟾皮肤腺体中发现的小分子抗菌肽———爪蟾素(magainins)是较早发现的两栖动物抗菌肽,具有很强的杀菌活性。
1.2 抗菌肽结构
抗菌肽结构的多样性使其可以在生物体内通过不同的作用机制作用于多种细胞靶点,从而发挥抗菌作用。其作用机制复杂,大致可分为直接杀伤和免疫调节两类,其中直接杀伤作用包括膜靶向和非膜靶向作用机制。
1.3.1 直接杀伤机制
(1)膜靶向机制
迄今为止,已经提出了四种作用模型解释抗菌肽与细胞膜的作用机制,它们分别是:木桶-桶板模型(barrel-stave model)、地毯模型(carpet model)、曲面-孔模型(toroidal-pore model)和混乱曲面-孔模型(Disordered toroidal pore model)。
肽类抗生素的化学结构
部分处于临床试验中的AMPs的结构
抗菌肽已上市药物
抗菌肽产业化面临的问题
3.1 给药途径
口服药物具有良好的成本效益和剂量灵活性。然而,在生物利用度上,抗菌肽在本质上属于蛋白质,容易被生物体降解。因此,目前口服给药在抗菌肽的临床应用中存在生物利用度低的问题。在抗菌肽的临床使用过程中,降低细胞毒性并保持肽类药物的稳定性也是一个挑战。
3.2 耐药性
抗菌肽可以通过各种机制对抗病原体,有研究表明,病原体也能对抗部分抗菌肽。一些常见的微生物主要通过降解酶、细胞外蛋白、表面和膜修饰机制对抗菌肽产生抗性。此外,随着微生物的进化也能不断产生抗菌肽抗性。
3.3 肽合成
大多数肽类药物通过化学合成,但是化学合成制备的抗菌肽难以保持抗菌肽的天然结构及活性。利用基因工程技术重组的抗菌肽表达效率低,难以获得纯品。抗菌肽无论通过基因工程还是化学合成,目前很难达到产业化的规模,不能满足市场需求。
因此,未来在新型抗菌肽药物开发中,如何提高抗菌肽的生物利用度、耐药性、改善合成方法、改善使用途径是企业需要着重考虑的问题。
抗菌肽研发趋势和策略
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