PEG可以與藥物共價(jià)結(jié)合形成復(fù)合物，用于控制藥物的釋放，延長(zhǎng)藥物的半衰期，降低免疫原性和抗原性，降低毒性，增強(qiáng)藥物靶向性，減少劑量和給藥頻率。PEGylation可以改善許多藥物的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)。

蛋白質(zhì)類藥物主要包括細(xì)胞因子、酶、抗體、激素等一些具有特殊功能的蛋白質(zhì)。由于天然或重組的未經(jīng)修飾的蛋白質(zhì)類藥物具有半衰期短、有一定的免疫原性、溶解度低、毒副作用大、易被蛋白酶降解等缺點(diǎn)，從而減弱了其臨床效果。

目前，用于預(yù)防、治療和診斷疾病的多肽類藥物主要包括多肽疫苗、抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽導(dǎo)向藥物、細(xì)胞因子模擬肽、抗菌性活性肽、診斷用多肽以及其他藥用小肽等。

PEG修飾蛋白質(zhì)和肽類藥物可以延長(zhǎng)藥物的半衰期、降低免疫原性，同時(shí)盡量保留其生物活性。其機(jī)理為：蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)PEG化學(xué)修飾之后，修飾劑與蛋白質(zhì)分子偶聯(lián)，使得蛋白質(zhì)的分子量增大，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。PEG在被清除前不會(huì)被降解，PEG的屏障作用保護(hù)了蛋白質(zhì)不易被蛋白酶降解，同時(shí)減少了抗體的產(chǎn)生，當(dāng)修飾后的蛋白質(zhì)分子量達(dá)到或超出腎小球?yàn)V過(guò)作用的閔值時(shí)，蛋白質(zhì)隨血液循環(huán)進(jìn)入腎臟后就可以逃避腎小球?yàn)V過(guò)作用，因而可以在血液循環(huán)中停留更長(zhǎng)的時(shí)間。

在構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種常見(jiàn)氨基酸中，只有具有極性的氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)才能夠進(jìn)行PEG修飾。其親核活性通常按下列順序依次遞減：巰基>α-氨基>?-氨基>羧基>羥基。常用的氨基酸是蛋白質(zhì)序列中的半胱氨酸、賴氨酸以及氮末端和碳末端氮基酸。

PEG和蛋白質(zhì)或多肽之間的反應(yīng)主要為酰化反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、芳香環(huán)取代反應(yīng)等，對(duì)蛋白、肽類藥物修飾途徑主要有氨基修飾（包括N端氨基的酰化修飾、賴氨酸側(cè)鏈氨基的酰化修飾、N端氨基的烷基化修飾）、羧基修飾、巰基修飾，還有其它如控制pH選擇性修飾蛋白質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)、金屬離子或酶催化、糖蛋白中糖基定點(diǎn)修飾等。

氨基修飾常用修飾劑為PEG-SS、PEG-SC、PEG-SPA、PEG-NHS、PEG-BTC、PEG-CHO、PEG-ALD、PEG-tresylate和PEG-epoxide等。

人類白細(xì)胞抗原（Human leucocyte antigen, HLA）是保持個(gè)體穩(wěn)定的一組糖蛋白，在移植免疫中起著重要作用。為了研究mPEG 有效修飾HLA 抗原，阻斷HLA 抗原與其相應(yīng)抗體間特異性免疫反應(yīng)的方法。隨機(jī)挑選41例無(wú)償血清10ml，用淋巴細(xì)胞分離液分離淋巴細(xì)胞，用HEPES/RPMI-1640 洗滌3次，調(diào)細(xì)胞濃度至每毫升2×105左右。在22℃，pH 7.4的PBS介質(zhì)中，采用濃度梯度法用mPEG-BTC（MW 5kD）修飾淋巴細(xì)胞表面HLA-I類抗原。結(jié)果顯示經(jīng)mPEG-BTC取代后的淋巴細(xì)胞表面HLA-I類抗原與其相應(yīng)抗體間的微量淋巴細(xì)胞毒試驗(yàn)為陰性。也就是經(jīng)mPEG修飾后可以阻斷HLA- I類抗原與其相應(yīng)抗體間的特異性免疫反應(yīng)[1]。

將奧曲肽與SPA-mPEG（MW 2000）或ALD-mPEG（MW 2000/5000）進(jìn)行化學(xué)改性，通過(guò)生物活性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，SPA-mPEG修飾的奧曲肽顯示出較低的活性，而ALD-mPEG定點(diǎn)修飾在奧曲肽的N末端，生物活性沒(méi)有降低且ALD-mPEG 5K能顯著改善藥代動(dòng)力學(xué)特性[2]。

蛋白質(zhì)中和多肽中只有半胱氨酸含有巰基，利用巰基的高親核性，可以選取能定向修飾蛋白質(zhì)和多肽的PEG修飾劑。相對(duì)沒(méi)有半胱氨酸的蛋白質(zhì)，可以通過(guò)基因工程手段或是Traut’s試劑（2-亞氨氫氯化硫醇）處理蛋白引入巰基反應(yīng)位點(diǎn)。常用修飾劑為PEG-Mal、PEG-OPSS、PEG-VS、PEG-IA、PEG-DAQ和PEG-Se等。

人睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(human ciliary neuronotrophic factor,hCNTF)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中可以促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，抑制其向膠質(zhì)細(xì)胞的分化，具有保護(hù)受損神經(jīng)元的功能。采用mPEG-MAL（MW 40kDa），對(duì)重組人睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子突變體CNTF-C17的第17位半胱氨酸巰基進(jìn)行定點(diǎn)修飾。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH 8.0的Tris-HCl緩沖液體中，蛋白質(zhì)與修飾劑的比例為1:3，4℃下反應(yīng)12h，修飾率可達(dá)到90%以上，通過(guò)陰離子交換層析可獲得純度95%以上的單修飾產(chǎn)物。通過(guò)藥代動(dòng)力學(xué)考察，體內(nèi)循環(huán)半衰期相對(duì)原蛋白顯著提高了30.3倍[3]。

羧基修飾位點(diǎn)包括天冬氨酸、谷氨酸及末端羧基。首先需將羧基活化，即先將PEG中的羧基轉(zhuǎn)化為氨基，再在DCCI或EDC存在下與蛋白質(zhì)的羧基結(jié)合，常用的修飾劑為PEG-HZ或PEG-NH2[4]。

單鏈聚乙二醇只有末端可用于修飾新型偶聯(lián)藥物，因此載藥量較低。后續(xù)不斷開發(fā)出支鏈聚乙二醇，支鏈結(jié)構(gòu)在一個(gè)或多個(gè)端上具有官能團(tuán)，如末端呈樹枝結(jié)構(gòu)的支鏈PEG、叉狀PEG和多臂PEG等，從而實(shí)現(xiàn)多種共軛可能性，且大大增加了載藥量。

[1]李 偉, 張印則, 周華友, 蘭炯采, 章?lián)P培, 張志欣. mPEG 修飾HLA 抗原的方法學(xué)研究. 生命科學(xué)研究, 2003, 7(4): 374-376.

[2] Dong Hee Na, Kang Choon Lee, Patrick P DeLuca. PEGylation of octreotide: II. Effect of N-terminal mono-PEGylation on biological activity and pharmacokinetics. Pharm Res, 2005, 22(5): 743-9.

[3]馮翠, 王祺, 張純, 秦培勇, 鄭秀玉, 王健, 劉永東, 蘇志國(guó). PEG定點(diǎn)修飾重組人睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其生物活性評(píng)價(jià). 中國(guó)生物工程雜志, 2015, 35(5): 15-21.

[4] Kynclova E, Elsner E, K?pf A, et al. Novel method for coupling of poly(ethyleneglycol) to carboxylic acid moieties of proteins. Journal of Molecular Recognition, 1996, 9(5-6):644-651.

不同分子量聚乙二醇在行業(yè)中的應(yīng)用
 熒光PEG修飾劑
 PEG在脂質(zhì)體藥物遞送系統(tǒng)中的應(yīng)用
 PEG化脂質(zhì)體
 多種聚乙二醇修飾脂質(zhì)體（PEG-脂質(zhì)體）
 修飾性PEG在緩釋和控釋藥物及生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
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