图1  美国多肽公司采用与聚乙二醇固相合成的方法进行多肽的制备

多肽是应用潜力很大的生物活性物质，但这种小分子肽的修饰比较困难，半衰期极短，在修饰处理后数分钟内多肽便会析出，还可能通过蛋白酶降解。而今，通过将多肽与聚乙二醇耦合可以解决这些问题。

聚乙二醇（PEG）是一种由环氧乙烷（CH2CH2O）2反复重复形成的链所组成的。聚乙二醇分子或长或短、呈直线型或分叉状。聚乙二醇基团可与肽分子中的活性基团相耦合，通常是与赖氨酸耦合，有时也与天冬氨酸、谷氨酸、游离型态的半胱氨酸、丝氨酸、苏氨酸、具N-端的胺或者具C-端的羧酸进行耦合。当与一个肽耦合后每个乙二醇的亚基会紧密地缔合2~3个水分子。这样不仅提高了整体的水溶性，还增大了肽的尺寸。肾脏是按照物质的尺寸大小来过滤的。所以在加入了聚乙二醇分子量之后，实际上就减缓了小尺寸肽的析出。球型的聚乙二醇结构对肽起到一种保护罩的作用，可防止蛋白质的退化，并通过降低对树突状细胞的接收来减少外来肽的免疫原性。聚乙二醇本身既无免疫原性也无毒性。聚乙二醇化能够延长肽的生物活性物质的循环半衰期，有时可达100倍之多，由此便可采用较低的剂量或减少一般性的修饰处理。这样可节省费用，提高患者的适应能力，并降低毒性、偏差和过敏反应。聚乙二醇化借此改善了肽生物活性物质在体内的药代动力学和药效学性质。

聚乙二醇化的药品

首个获得FDA批准的聚乙二醇化的药物制剂是1990年3月Enzon 公司生产的Adagen（腺嘌呤核苷脱氨基酶），这是第一个具有遗传性疾病疗效的酶替代疗法。Adagen是一种牛的腺苷脱氨酶，可用于治疗具有与X-染色体相关的难于结合的免疫缺陷的患者（SCID）。Enzon 公司另一应用聚乙二醇化平台的药物制剂是昂卡司帕注射剂，为左旋天冬醯胺的聚乙二醇化产品。左旋天冬醯胺是一种可使氨基酸降解为天冬醯胺的酶。与正常的细胞不同，白血病细胞不能产生自己的天冬醯胺，而必须从食物中摄取。对白血病患者注射昂卡司帕可以杀死白血病细胞，聚乙二醇化将这种酶的半衰期由20h延长到357h，并降低了免疫反应。

图2  美国多肽公司的实验室中产生的聚乙二醇化的肽，具有明显延长的半衰期

安进公司的Neulasta是一种用于对抗由癌症化疗引起的嗜中性白血球减少的药物，这是一种重组的粒细胞集落刺激因子的聚乙二醇化型态，是促进嗜中性白血球减少的患者生存的细胞因子，这是抗感染的关键所在，但化疗过程中会受到破坏。聚乙二醇化的非格司亭对于每次化疗疗程只需用药1次，而原先的非格司亭则须于两周内每日注射1次。

癌症治疗的靶点，皆集中于远端转移以及可能产生远端转移的血管新生。一种通过尿激酶传导的纤维蛋白溶酶原-活化体系在细胞外基体的降解中起到关键作用，中断这一过程可能是一种有价值的癌症治疗方法。为此公司开发了一种抑制剂 DX-1000，通过噬菌体展示确证了疗效，但由于分子量较低，在肾脏中快速排除，导致在临床上毫无应用价值。而通过于特定地点进行的聚乙二醇化，可改进其在体内的稳定性，延缓了排除过程，并且不会对这种抑制剂的抗血管生成属性产生显著影响。

丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒可以应用聚乙二醇化的干扰素α-2a进行有效的治疗。该药剂在瑞士豪夫迈罗氏公司称为派罗欣，在德国先灵葆雅公司则以佩乐能的商品名称出售。聚乙二醇化将干扰素α-2a的血清半衰期延长了10倍之多，从6~9h延长至72~96h。而将干扰素α-2b的血清半衰期从6~9h延长至40h。原先的干扰素α每周需用药3次，而应用这种聚乙二醇化的干扰素α每周仅需一次用药，病毒根除率、安全性更高。用于治疗一系列疾病的其他一些聚乙二醇化肽类正处于不同的开发阶段。

聚乙二醇化的挑战

聚乙二醇化有时也会遇到一些问题，比如有时聚乙二醇化的赖氨酸残基处于肽类的不可接近的范围，或是处于一种活跃的键合位置上，在这种情况下可以通过在特定地点的诱变，将一种自由的半胱氨酸残基引导至肽的预选范围内，进行聚乙二醇化。这一方法已成功地用于重组的 GM-CSE（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）的聚乙二醇化，用以刺激巨噬细胞的增殖的细胞因子，以及在临床上治疗非黑色素瘤、克罗恩病、髓细胞和造血疾病（包括嗜中性白血球减少）等应用中。由于半衰期较短，GM-CSE必须每天进行注射，而聚乙二醇化的GM-CSE则可使半衰期由1h延长到22h。

聚乙二醇化的前景

聚乙二醇化使药物获得了更多的在体内发挥作用的时间，从而提高了药物的疗效。除此之外，生物活性物质还能由此更有效地进入需要的地方，MDRNA制药公司（以前的Nastech 制药公司）的科技人员已证明，聚乙二醇化的多肽可作为渗透强化剂，用于鼻腔作用物的修饰。其中合成的聚乙二醇化的糖蛋白已经取代病毒用于基因转移，能够对基因进行体内实验。

聚乙二醇化可以提高多肽药物的疗效，但也可能产生副作用。聚乙二醇化已被证明具有细胞拒斥作用，能够通过塑料或金属的医学植入物来抑制哺乳动物和细菌细胞的生长。比如通过将聚乙二醇与一种亲水性分子结合，赋予聚苯乙烯一种表层，既可减少人的脐静脉内皮细胞，也可减少金黄色酿脓葡萄球菌。另外，聚乙二醇化的肽，还表现出对于其他一些医学植入材料（如钛）的亲和力，这种疏细胞性的涂层材料具有其他潜在的应用前景，例如用于蛋白质组学的研究和细胞培养的工艺技术方面。

相对于未结合的肽而言，有时肽的聚乙二醇化也可能导致键亲和力和键活性的降低。但在任何情况下通过延长其半衰期总会得到有益的补偿。即使由于聚乙二醇化而轻微地增加了制造成本，也仍然是一项物有所值的投资。