海藻糖在生物醫藥方面的應用

  海藻糖是一種安全、可靠的天然糖類，是由兩個葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷鍵構成的非還原性糖，自身性質非常穩定，并對多種生物活性物質具有神奇的保護作用。海藻糖對生物體具有神奇的保護作用，是因為海藻糖在高溫、高寒、高滲透壓及干燥失水等惡劣環境條件下在細胞表面能形成獨特的保護膜，有效地保護蛋白質分子不變性失活，從而維持生命體的生命過程和生物特征。這一獨特的功能特性，使得海藻糖除了可以作為蛋白質藥物、酶、疫苗和其他生物制品的優良活性保護劑以外，還是保持細胞活性、保濕類化妝品的重要成分。

  （1）在醫學上已經成功地應用海藻糖替代血漿蛋白作為血液制品、疫苗、淋巴細胞、細胞組織等生物活性物質的穩定劑。不僅可以常溫條件下干燥存放，更重要的是可以防止因血源污染而引起乙肝、艾滋病等致命疾病的傳播，世界衛生組織對此十分重視。
    （2）英國劍橋的Quadrant研究基金會將小兒麻痹癥疫苗與海藻糖混合凍干后，發現在干燥狀態下45℃時其穩定性和液態4℃保存條件時相當。這項目研究成功，將大大減化疫苗處理工序，降低疫苗的貯存及運輸成本，且保證了長距離運輸疫苗仍可保持相當高的活性，這將會大大有助于世界衛生組織實現在最大范圍內消滅小兒麻痹癥的目標。
    （3）美國加利福尼亞大學的約翰?克勞及其同事將海藻糖與制造血小板的細胞混合，經干燥脫水使細胞變干后，將其凍干在室溫下可長時間保存。實踐證明，加入海藻糖并經長時間保存的血小板在水化后仍有85％存活，存活率比大多數血庫短期保存的血小板還高。
    （4）海藻糖可應用于研究用生物試劑的保存，例如各種工具酶、細胞膜、細胞器、抗體、抗原及病毒等等，使得生命科學研究更為方便快捷有效，英國大學Camilo.C等詳細的研究了海藻糖對DNA限制性內切酶DNA連接酶和DNA聚合酶的保護作用，結果表明，所有加入海藻糖干燥的酶樣，在70℃保存35天或在37℃保存9個月后，其活力并無損失，仍能精確的將DNA截斷。我國中科院微生物研究所應用海藻糖干燥制備、用于人血清膽固醇測定的三種診斷工具酶，在室溫下長期保存后，活性保持率都在90％以上，現已成功的進入于臨床應用。這是目前其它種類的保護劑都不可能達到的效果，利用海藻糖作為診斷工具酶等生物試劑的穩定劑和保護劑，可置于常溫條件下干燥并保存，不僅簡化了生物試劑的制備過程，也給我國幅員廣大的農村地區患者的疾病診治帶來便利。
    （5）雙岐桿菌是腸道中用于改善人體微生態平衡的細菌，雙岐桿菌活菌制劑作為防病治病的有力武器，在歐美日本等發達國家倍受歡迎。在我國，雙岐桿菌活菌制劑已逐步成為制藥行業的一支生力軍。由于雙岐桿菌是一種對生存條件要求極為苛刻的厭氧菌，外界環境稍有變化就易引起該菌的死亡，因此，如何提高雙岐桿菌的存活率，保證產品的貨架壽命，一直是困擾活菌制劑行業的技術難題。目前普遍是采用脫脂牛奶作凍干保護劑，但效果不甚理想，在儲存過程中，細菌的存活率下降很快。近期的研究結果表明，采用海藻糖作保護劑，雙岐桿菌的存活率比脫脂牛奶提高一倍以上，特別令人振奮的是，海藻糖能夠使凍干雙岐桿菌在常溫下長期保持活性，大幅度延長活菌制劑的保質期。從而可以解決活菌制劑行業所面臨的產品儲存性能差，貨架壽命短的問題。
    （6） 應用實例
    1)、從液態制品制備固態制品
    將500克無水海藻糖、270克用以上方法制成的蛋黃粉、290克脫脂奶粉、4.4克氯化鈣、1.85克氯化鉀、0.01克硫氨素、0.1克抗壞血酸鈉、0.6克乙酸維生素和0.04克煙酸胺混合后，每份取25克放入防水鋁箔袋內，熱封好，即制得該固態制品。因袋內空氣含水量少，該產品勿須冷藏，在室溫狀態下就可長期穩定存放。其具有良好的水溶性及分散性，使用前只需將1小袋該固態品溶于約150-300ml水制成流質食品，吸入體內或灌入鼻腔、胃或腸內即可。
    2)、制備固體醫藥品
    為了做BALL-1細胞的皮下移植手術，在剛產下的田鼠體內注入用傳統方法制取的免疫血清，以減少其免疫反應，按一般方法喂養3周后，取出田鼠皮下形成的腫瘤，將其切成小片，然后把小片分散溶在生理鹽水中。溶出的腫瘤細胞用無血清的RPMI1640培養基（pH值7.2）清洗后，再將其溶在新配制的同一種培養基中，稀釋培養液濃度至每毫升含2×106個細胞，并在35℃下保存。
    在細胞懸液中加入200IU/ml人體a-干擾素，培養約2小時后，加入300HA/ml HVJ，再培養20小時，誘導培養體產生更多的人體a-干擾素。將細胞培養液在4℃、1,000×g條件下離心，去除沉淀物，上清液用膜過濾，把濾液加進一裝有防a-干擾素抗體的層析柱中，再加入緩沖液使未被吸收的組分流出，隨后把被柱子吸收的組分洗脫出來并濃縮成濃度約為0.01w/v%的人體a-干擾素溶液，其中的人體a-干擾素的比活力約為2×108Iu/mg蛋白，每只田鼠可制得約4ml a-干擾素。
    將6克無水海藻糖裝進100ml的防潮塑料瓶中，再往瓶中注入0.2ml約含4×106IU的人體a-干擾素溶液，用橡膠塞給瓶子無菌封蓋，這樣就可制得固體醫藥品。根據其制備過程，含人體a-干擾素的溶液經和無水海藻糖接觸，就很容易脫水干燥，其不需冷凍干燥，就能使固體制品的a-干擾素穩定高效。
    該產品易溶于水，其中的人體a-干擾素可作為一種抗敏性試劑（如：抗病毒試劑、抗腫瘤試劑和抗風濕癥試劑等），經滴注或肌注進入人體內，有效地預防或治療多種疾病。該產品適用于內科，還可作口腔試劑及診斷劑。
    3)、制備固體醫藥品
    將源于人體淋巴素的BALL-1細胞接種到加入20%的胎牛血清的Eagle基礎培養基（PH值7.4）中，按照常規方法在37℃的懸浮體中培養，培養出的細胞用無血清的Eagle基礎培養基（PH值7.4）清洗后，將其倒入新配制的含20%胎牛血清的Eagle基礎培養基中，并濃縮至濃度為1×107cells/ml。在溶液中加入1, 000HA/ml HVJ，在38℃下恒溫培養24小時，使HVJ誘變成a-hTNF。將制得含a-hTNF的細胞懸液在4℃，1,000×g下離心，上清液在含0.01M磷酸鹽緩沖液的生理鹽水中透析15小時后，用膜過濾。為純化a-hTNF溶液，將濾液加入一個裝有抗干擾素抗體的柱子中，把未被柱子吸收的組分倒進一裝有抗腫瘤壞死a-基因單克隆抗體、具有親和性的層析柱中，洗脫出被層析柱吸收的組分，得到a-hTNF溶液濃度至0.01w/v%，其中a-hTNF的比活力大約為2×106JRU/mg蛋白。這樣a-hTNF的得率約為5×104JRU/L細胞培養液。
    將10克無水海藻糖裝入100ml的瓶中，再注入0.5ml含1×105JRU a-hTNF的溶液，用橡膠塞無菌封蓋后，即可制得該產品。用以上方法制得的藥品，粉末狀無水海藻糖吸水使a-hTNF的溶液脫水干燥，不需經冷凍干燥處理，就能使a-hTNF穩定高效。
    該產品易溶于水，a-hTNF可作為一種抗敏性試劑（如：抗病毒試劑、抗腹腫劑及抗免疫疾病劑等），經滴注或肌注進入人體內有效地預防或治療多種疾病。該產品適用于內科，也可作口腔試劑及診斷劑。