1、胰島素的研發胰島素的研發 關于胰島素研發一 內 容 胰島素的結構差異與臨床優勢 2 3 1胰島素的歷史胰島素的歷史 胰島素的藥物動力學 諾和諾德：質量的保證、一體化的服務 2 3 生產工藝的差異與臨床優勢 關于胰島素研發一 胰島素的發現 證實胰腺損傷可導致糖尿病 Thomas Canley (英)1788年 年 發現胰腺內具有分泌功能的細胞團 Langerhans (德) 1869年 年 證實胰腺細胞團產生降血糖物質 Von mering 和 Minkowski (德)1889- 1893年年 將胰腺細胞團命名為胰島 Edouard Laguesse (法)1893年 年 將胰島分泌的降糖物質

2、命名為胰島素 Jean de Meyer (比利時)1909年 年 關于胰島素研發一 James B Collip (化學家) Frederick G. Banting (醫生) 獲1923年 諾貝爾醫學獎 Charies H Best (學生助理) J.J.R Macleod (生理學家) 獲1923年 諾貝爾生理學獎 1921年 從狗的胰臟提取了胰島素并用于臨床 胰島素的誕生胰島素的誕生 為紀念四位科學家為糖尿病治療做出的杰出貢獻 將班廷（Banting）醫生的生日（11月14日）定為世界糖尿病日 關于胰島素研發一 胰島素初次在臨床使用 胰島素治療后胰島素治療后胰島素治療前胰島素治療前 1

3、922年1月1日，Banting 和Best給14歲的糖尿病 病人注射了胰腺提取物， 使患者血糖下降至正常 水平 另一位糖尿病兒童則因 之活至76歲 胰島素正式使用于臨床 關于胰島素研發一 胰島素發展歷程胰島素發展歷程 1923 動物胰島素動物胰島素 192019301940195019601970198019902000 1973 單組分胰島素單組分胰島素 1978 人胰島素人胰島素 1996 胰島素類似物胰島素類似物 1946 NPH 胰島素胰島素 1953 長效胰島素長效胰島素 未來胰島素未來胰島素 關于胰島素研發一 胰島素的結構差異與臨床優勢 2 3 1胰島素的歷史 胰島素的藥物動力學

4、胰島素的藥物動力學 諾和諾德：質量的保證、一體化的服務 2 3 生產工藝的差異與臨床優勢 內內 容容 關于胰島素研發一 胰島素胰島素（mu/l） 80 25 0 8162408 8 6 4 時鐘時間（小時）時鐘時間（小時） 進餐進餐 葡萄糖葡萄糖 胰島素 葡萄糖 正常的胰島素分泌與血糖水平的正常的胰島素分泌與血糖水平的 關系關系 關于胰島素研發一 正常人胰腺分泌的胰島素首先作用于肝臟 胰島素 葡萄糖攝取 肝糖產生 脂肪沉積 葡萄糖攝取 肝臟是胰島素作用的首要靶器官肝臟是胰島素作用的首要靶器官 關于胰島素研發一 靶細胞 組織儲庫 降解 循環胰島素 溶解 解聚 擴散 抗體 結合 自由胰島素 吸收

5、分布 作用 給藥 飲食 運動 反調節 降解 腎臟排泄（1%） l肌肉及脂肪10%-20% l腎臟10%-20% l肝臟60%-80% 清除 細胞 胰島素制劑 生物作用 外源性人胰島素的代謝情況外源性人胰島素的代謝情況 關于胰島素研發一 影響吸收的主要因素：影響吸收的主要因素： 胰島素的交聯狀態 胰島素六聚體充分 稀釋、解聚成較小單 位所需的時間 胰島素的種類、濃度、 容量 胰島素劑量大，即 容量大，則六聚體稀 釋、解聚所需的時間 延長，使得胰島素作 用時間延長 注射部位毛細血管密度、 胰島素的通透性 10-310-410-510-8 六聚體二聚體單體Zn2+ 血液 克分子濃度 解聚 擴散 毛細

6、血管膜 短效人胰島素的吸收動力學短效人胰島素的吸收動力學 關于胰島素研發一 80 60 40 20 0 024681012 血漿自由胰島素（mu/l） 胰島素注射或食物攝取后的時間（小時） 1型糖尿病，胰島素皮 下注射后的整體輪廓 非糖尿病范圍（均值1SD） 皮下皮下給藥短效人胰島素：給藥短效人胰島素： 血漿胰島素輪廓呈非正常生理狀態血漿胰島素輪廓呈非正常生理狀態 餐后即時胰島素水平不夠高； 餐后晚些時間內胰島素回落慢， 導致水平過高 通過一些合乎邏輯的策略（如胰島素類似物），在某些范圍內， 不恰當的血漿胰島素整體輪廓及很大的變異性可以得到糾正 關于胰島素研發一 皮下注射短效人胰島素 與進餐之

7、間的重要時間間隔 l當食物被攝入時，胰島素 達峰時間與血糖升高同步非 常重要，因此注射時間尤為 關鍵 l在進餐前30-60分鐘注射短 效人胰島素，餐后血糖的漂 移將會降低 l進餐即刻注射速效胰島素 類似物與餐前30分鐘注射短 效人胰島素制劑可以獲得相 似甚至更好的血糖控制 關于胰島素研發一 l 胰島素的吸收在不同 部位是不同的 腹部最快、腿部最慢、 臂部中 l 不同種類胰島素注射 部位也應不同 短效的應注射在吸收快 的部位 長效的可注射在吸收慢 些的部位 * * * * * * * * * 腹部 臂 腿 100 90 80 70 60 50 40 30 0306090120135 初始記錄的百

8、分率 125I胰島素注射 胰島素注射 注冊后時間（分鐘） 吸收的變異性吸收的變異性 關于胰島素研發一 胰島素抗體的作用 具有循環胰島素儲庫的作用 理論上，可能激發無法預料的低血糖的發生，但機率小 胰島素從血漿中的消失 健康人：血漿中胰島素壽命3-5分鐘 病理狀態會影響胰島素的清除率：如肝病、尿毒癥等 降解及排泄 介導胰島素降解的主要器官：肝臟（60%-80%）、腎臟（10-20%）、 外周組織 胰島素清除：肝臟通過受體介導、腎臟通過腎小球及受體介導 循環中的胰島素動力學循環中的胰島素動力學 關于胰島素研發一 內源胰島素首要靶器官是肝臟內源胰島素首要靶器官是肝臟 皮下注射后人胰島素的交聯狀態，即

9、從胰島素六聚體充分稀皮下注射后人胰島素的交聯狀態，即從胰島素六聚體充分稀 釋、解聚成較小單位所需的時間，是影響胰島素吸收的主要釋、解聚成較小單位所需的時間，是影響胰島素吸收的主要 因素因素 人胰島素注射劑量大則六聚體稀釋、解聚所需的時間延長，人胰島素注射劑量大則六聚體稀釋、解聚所需的時間延長， 使得胰島素作用時間延長使得胰島素作用時間延長 皮下注射短效人胰島素，胰島素水平呈非正常生理性水平，皮下注射短效人胰島素，胰島素水平呈非正常生理性水平， 通過一些合乎邏輯的策略，在某些范圍內，不恰當的血漿胰島素通過一些合乎邏輯的策略，在某些范圍內，不恰當的血漿胰島素 整體輪廓及很大的變異性可以得到糾正整體

10、輪廓及很大的變異性可以得到糾正 不同注射部位胰島素吸收速率不同不同注射部位胰島素吸收速率不同 小結小結 關于胰島素研發一 胰島素的結構差異與臨床優勢胰島素的結構差異與臨床優勢 2 3 1胰島素的歷史 胰島素的藥物動力學 諾和諾德：質量的保證、一體化的服務 2 3 生產工藝的差異與臨床優勢 內內 容容 關于胰島素研發一 胰島素的三維結構 胰島素六聚體的三維結構圖胰島素六聚體的三維結構圖 用用X線衍射法測出豬胰島素晶體的立線衍射法測出豬胰島素晶體的立 體結構為體結構為(中國，中國，1971)：六個胰島素：六個胰島素 分子和兩個鋅離子的胰島素六聚體分子和兩個鋅離子的胰島素六聚體 兩個胰島素分子形成二

11、聚體，三個二兩個胰島素分子形成二聚體，三個二 聚體圍繞著三重軸形成對稱排列的六聚體圍繞著三重軸形成對稱排列的六 聚體聚體 作為胰島素的儲存形式，在胰島素作為胰島素的儲存形式，在胰島素 制劑注射到人體內也需要經過由六制劑注射到人體內也需要經過由六 聚體解離為二聚體，再分解為單體聚體解離為二聚體，再分解為單體 釋放入血液被利用的過程釋放入血液被利用的過程 關于胰島素研發一 基因重組胰島素基因重組胰島素 胰島素凈化胰島素凈化 人胰島素人胰島素 動物胰島素動物胰島素 胰島素發展史上的第一次革命胰島素發展史上的第一次革命 長效胰島素長效胰島素 獲得生產資格獲得生產資格 解決免疫原性問題解決免疫原性問題

12、關于胰島素研發一 人胰島素的產生，降低了免 疫源性 胰島素的兩個肽鏈分別為21個氨基酸組成的A鏈和 30個氨基酸組成的B鏈，氨基酸排列有種屬差異 人胰島素的一級結構 關于胰島素研發一 人胰島素人胰島素 胰島素類似物胰島素類似物 類似物類似物 解決模擬生理的問題 胰島素發展史上的第二次革命胰島素發展史上的第二次革命 基因重組胰島素基因重組胰島素 胰島素凈化胰島素凈化 長效胰島素長效胰島素 獲得生產資格獲得生產資格 關于胰島素研發一 生理胰島素作用模式生理胰島素作用模式 短效人胰島素起效慢，峰值延遲，短效人胰島素起效慢，峰值延遲， 造成：需提前造成：需提前30分鐘注射、餐后血分鐘注射、餐后血 糖控

13、制欠佳、下一餐前低血糖糖控制欠佳、下一餐前低血糖 短效人胰島素短效人胰島素 中效人胰島素（中效人胰島素（NPH）體內變異性大，）體內變異性大， 有峰值，有峰值， 造成：容易出現低血糖造成：容易出現低血糖 NPH 生理胰島素作用模式生理胰島素作用模式: : 餐時相關的胰島素峰值餐時相關的胰島素峰值 基礎胰島素基礎胰島素 目前人胰島素制劑目前人胰島素制劑 不能很好模擬生理性胰島素分泌不能很好模擬生理性胰島素分泌 預混人胰島素可以模擬基礎和餐時胰島預混人胰島素可以模擬基礎和餐時胰島 素分泌，但它具有短效人及中效人素分泌，但它具有短效人及中效人 胰島素的不足胰島素的不足 預混人胰島素預混人胰島素 30

14、R 關于胰島素研發一 Kaarsholm and Ludvigsen. Receptor 1995;5:18 s A-chain B-chain A1 B1 A21 B30 ss s s s Light blue: residues preserved in naturally-occurring insulins Red: residues involved in receptor binding 胰島素分子修飾位點胰島素分子修飾位點 關于胰島素研發一 地特胰島素去掉了地特胰島素去掉了B30B30的的ThrThr，在，在B29B29連接了連接了?；氖耐樗狨；氖耐樗岣示葝u素甘精胰島素

15、B B鏈末端增加鏈末端增加2 2個個ArgArg，A21A21位置位置GlyGly取代取代AspAsp門冬胰島素門冬胰島素( (諾和銳諾和銳）是）是AspAsp替代替代B28B28的的ProPro，使得分子間的聚合力降低，使得分子間的聚合力降低 Thr gly Tyr Phe Phe Gly Arg Glu Gly Val Leu Tyr Leu Ala Glu Val Leu His Ser Gly Cys Leu HisGlnAsnValPhe B1 A21 B29 A1 Asn Tyr Asn Glu Leu Gln Tyr Leu Ser Ile SerThr Cys Gln Glu

16、Val Ile Cys Cys Cys Cys B28 Lys ProPro Lys Arg Arg Gly B30 Thr 十四烷酸十四烷酸 賴脯胰島素賴脯胰島素ProPro和和LysLys相互換位而成相互換位而成 Asp Karsholm 5:1-8. 胰島素類似物的化學結構胰島素類似物的化學結構 關于胰島素研發一 基礎胰島素類似物基礎胰島素類似物 速效胰島素類似物速效胰島素類似物 不同的胰島素類似物不同的胰島素類似物 關于胰島素研發一 速效胰島素類似物速效胰島素類似物門冬胰島素門冬胰島素( (諾和銳諾和銳 ) ) 解離迅速解離迅速 諾和銳產品說明書 諾和靈R產品說明書 常規人胰島素常規人

17、胰島素 諾和銳諾和銳 (門冬胰島素）門冬胰島素） 達峰時間達峰時間: 4060 : 4060 分鐘分鐘 皮下組織皮下組織 達峰時間達峰時間: 90150 : 90150 分鐘分鐘 毛細血管壁毛細血管壁 六聚體二聚體單體 關于胰島素研發一 諾和銳與人胰島素：藥代學與藥效學 血漿胰島素血漿胰島素（pmol/L） 500 400 300 0 100 200 500100 50 150 250 350 450 150 200250300 350 400 450500550 600 500 400 300 0 100 200 50 0 600 700 100150 200 250 300 350 400

18、 450500550600 葡萄糖輸注率（葡萄糖輸注率（mg/min） 時間（分鐘）時間（分鐘）時間（分鐘）時間（分鐘） 諾和銳諾和銳 人胰島素人胰島素 Mudaliar SR et al. Diabetes Care 1999;22:1501-6 諾和銳高峰出現時間是在注射后5060分鐘，能夠更好地控制餐后血糖 快速回落到基線水平減少了下餐前低血糖發生的幾率 關于胰島素研發一 不同的胰島素類似物 基礎胰島素類似物基礎胰島素類似物 速效胰島素類似物速效胰島素類似物 關于胰島素研發一 理想的基礎胰島素治療 應該模擬生理性基礎胰島素的分泌長效、平穩， 作用持續24小時，無峰值效應 能夠安全有效降低

19、空腹血糖，盡量減小血糖波動 關于胰島素研發一 促有絲分裂能力和遺傳毒性 必須至少與人胰島素一樣 有絲分裂有絲分裂：是真核細胞分裂產生體細胞的過程；細胞通過該是真核細胞分裂產生體細胞的過程；細胞通過該 方式進行細胞增殖方式進行細胞增殖 遺傳毒性：是由化學物和輻射線等造成的，均為遺傳毒性：是由化學物和輻射線等造成的，均為DNADNA損傷所損傷所 致的一種突變，包括基因突變和染色體畸變致的一種突變，包括基因突變和染色體畸變 分子安全性 低血糖的風險必須等于 或低于人胰島素 代謝安全性 胰島素安全性包括的主要內容胰島素安全性包括的主要內容 關于胰島素研發一 決定胰島素分子安全性的因素 胰島素胰島素 胰

20、島素受體 代謝效應代謝效應 （例如：葡萄糖攝?。ɡ纾浩咸烟菙z取） 促有絲分裂效應促有絲分裂效應 （例如：細胞增殖）（例如：細胞增殖） IGF-1受體 在胰島素受體上 作用的持續時間 與IGF-I受體結 合的強度 關于胰島素研發一 Hansen BF, et al. Biochem.J. 1996; 315: 2719 人胰島素人胰島素 X10 解離緩慢解離緩慢 解離快速 促有絲分裂能力弱 促有絲分裂能力強促有絲分裂能力強 從胰島素受體的從胰島素受體的 緩慢解離增強了促有絲分裂能力緩慢解離增強了促有絲分裂能力 促有絲分裂促有絲分裂/代謝活性比值代謝活性比值 分離速率常數分離速率常數(Kd) % 關于胰島素研發一 Kohn et