技术领域
本发明一般的涉及干扰素α突变体、其聚乙二醇衍生物，后者的制备方法、 药物组合物和两者在制备治疗病毒性疾病的药物中的用途，特别的涉及复合干扰 素半胱氨酸突变体、其聚乙二醇衍生物，后者的制备方法、药物组合物和两者在 制备治疗病毒性疾病的药物中的用途。
背景技术
干扰素(interferon，IFN)是一种最初由动物机体产生的具有广谱抗病毒作用 的细胞因子类药物，根据其产生部位与作用机理不同可以分为α、β、γ、λ等大 的类型，而每种大的类型又可分为若干小的亚型，同一大的类型中不同的亚型间 在一级结构上差异很小，在二级以上高级结构上非常接近。在几种大的类型中， α型是应用最广的一种，目前临床应用的此型干扰素主要包括干扰素α2a、干扰 素α2b、干扰素α1b、复合干扰素等。其中复合干扰素(consensus interferon或 integrated interferon)是在对已知的α型干扰素进行序列比对后，把出现频率最 高的氨基酸分配到各自相应的位置，并对个别位置进行修改后得到的非天然氨基 酸序列的人工设计α型干扰素，包括多种氨基酸序列的分子，但彼此间同源性高， 它们的生物学活性为天然α型干扰素的10倍以上。
虽然各种α型干扰素在当前治疗病毒性感染疾病的过程中发挥着越来越广 泛的疗效，但是其自身稳定性差、半衰期短的特点也限制了其进一步的临床推广 应用，给病人用药带来了一些麻烦。鉴于此原因，国内外开展了很多长效干扰素 方面的基础研究与产品开发，包括对干扰素分子自身进行改造、研发包括干扰素 分子氨基酸序列的融合蛋白、对干扰素分子进行化学修饰、选择适宜的药物输送 体系优化干扰素分子的体内输送与药效发挥过程等，其中聚乙二醇修饰干扰素 (属于化学修饰的干扰素)的上市是在这一领域取得的最大成功。
聚乙二醇(polyethelene glycol，PEG)是一种线性高分子化合物，由于其良 好的生物相容性和既亲水又亲酯的双亲特性，得以从众多的化学修饰剂中脱颖而 出成为目前研究与应用最广的蛋白多肽类药物的修饰剂。经过多年的研究开发， 目前已有两个PEG修饰的干扰素α产品成功上市，分别是美国先灵葆雅 (Schering-Plough)公司(现已被默沙东公司收购)的PEG修饰的干扰素α2b (商品名为“佩乐能”)和瑞士罗氏(Roche)公司的PEG修饰的干扰素α2a(商 品名为“派罗欣”)，分别于2001年和2002年在美国上市，在2003年同时进入 中国内地销售。关于先灵葆雅公司的PEG修饰的干扰素α2b，在中国专利申请 CN00808452.1中对其配方组成有所描述；而罗氏公司的PEG修饰的干扰素α2a 则在中国专利CN97113049.3中有详细描述。除此之外，还有更多的PEG修饰的 干扰素α产品正在研究开发中，其中最接近上市阶段的是Intermune公司开发的 PEG修饰的复合干扰素。
纵观PEG修饰干扰素α技术的发展，主要是伴随着PEG修饰技术的发展。 早期的研究和开发主要围绕非特异性位点PEG修饰技术，所选用的PEG修饰剂 纯度低、分子量小(一般在10KDa以下)且分布范围宽、修饰位点种类和数量 多且形成的修饰衍生物不稳定，造成修饰产物组成不均一、纯度相对较低(85％ 左右)、质量控制不易实现、长效作用不明显且仍有一定的毒副作用。上述先灵 葆雅公司的PEG修饰的干扰素α2b产品就属于此类型。伴随着PEG修饰剂的发 展出现了特异性位点PEG修饰技术，由于所选用的PEG修饰剂的纯度得到了很 大提高，分子量可达20KDa以上且分布范围大幅缩窄，且修饰机理的改善使修 饰位点种类和数量减少，形成的修饰衍生物稳定性提高，从而使上述非特异性位 点PEG修饰技术的缺点得到了很大程度的改善。
特异性位点PEG修饰技术又可分为三种类型，一种是用具有分支结构的 PEG修饰剂修饰目标蛋白分子，借助分支结构PEG修饰剂较强的空间位阻效应 达到减少修饰位点数量的目的。上述罗氏公司的PEG修饰的干扰素α2a产品就 属于此类型。但是由于这种所谓的“特异性位点”修饰技术从修饰机理上既不能做 到只修饰单一种类的氨基酸，也不能做到只修饰单一位点的氨基酸，所以修饰位 点的种类与数目依然众多，如中国专利CN200380103341.1公开了分支结构PEG 修饰的干扰素α2a(包括罗氏公司的PEG修饰干扰素α2a产品“派罗欣”)具有 12个修饰位点的异构体。
第二种是修饰蛋白质分子N末端氨基酸的自由α-氨基，原理是蛋白质N末 端氨基酸的自由α-氨基与蛋白质其它位点中赖氨酸的自由ε-氨基相比具有更低 的pKa值，可以在更低的pH下与氨基修饰剂发生修饰反应。但是由于这种pH 选择反应的特异性并不是太高，即使在较低的pH下仍可发生赖氨酸的自由ε-氨 基上的修饰反应，且修饰过程可能遮蔽蛋白质分子的活性位点，造成修饰产物活 性大大降低，因此这种修饰技术在实际应用中也受到限制。
第三种是用巯基修饰剂修饰蛋白质分子半胱氨酸上的巯基，由于蛋白质分子 中的半胱氨酸数量很少，且多数半胱氨酸上的巯基用于形成分子内或分子间二硫 键，只有极少的游离巯基可供修饰，所以这种修饰反应的特异性很高。如中国专 利申请CN200510076676.X公开了一种巯基PEG修饰剂修饰的干扰素α1b，利用 了干扰素α1b分子中只有一个自由巯基的特点用巯基PEG修饰剂对其进行修饰。 但是此种技术实际拓展应用的最大问题是天然蛋白质分子中基本上没有游离的 半胱氨酸残基，即使有也会因非常明显的影响蛋白质分子的稳定性和纯化过程 (容易形成分子内或分子间二硫键)而使用于修饰的蛋白质纯品不易得到，使修 饰过程无法实现(因为一旦形成分子内或分子间二硫键就没有可供修饰的游离半 胱氨酸)；且选择天然位点的半胱氨酸进行修饰同样可能遮蔽蛋白质分子的活性 位点，造成修饰产物活性大大降低。上述PEG修饰的干扰素α1b就因干扰素α1b 自身较低的生物活性和修饰后活性残留率也较低，从而使最终的PEG修饰产物 活性更低，实际应用效果有待论证。
另外干扰素α种类亚型众多，序列中有许多位点可供改变以产生活性更高的 突变干扰素α产物，如美国专利US4695623、US4897471、US5372808就公开了 一种活性为天然序列干扰素α10倍以上的复合干扰素分子。所以也可利用干扰 素α的这一特点选择活性高、稳定性好与毒性低的突变干扰素α进行PEG修饰， 以提高或改善修饰产物的药效、药代与安全性，前述Intermune公司的PEG修饰 的复合干扰素就属于此类型，又如中国专利申请CN02159951.3也公开了一种分 支结构PEG修饰剂修饰的复合干扰素。但是单一利用此种技术依然不能解决修 饰产物组成不均一、纯度差、质量控制不易实现、长效作用不明显且仍有一定毒 副作用的问题。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种复合干扰素的半胱氨酸突变体，以解决现有 的干扰素α中没有游离的半胱氨酸残基可供特异性位点巯基PEG修饰剂修饰或 所具有或突变的游离半胱氨酸残基位点不理想，造成蛋白质分子不稳定、活性低、 分离纯化困难而不利于特异性位点PEG修饰剂修饰的问题。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明的复合干扰素的半胱氨酸突变 体将复合干扰素氨基酸序列中从N端计的第109位或第110位的氨基酸突变为 半胱氨酸，分别具有SEQ ID No.1-2所示的氨基酸序列。
本发明选择将复合干扰素氨基酸序列中从N端计的第109位或第110位的 氨基酸突变为半胱氨酸基于突变前后分子计算机空间结构预测结果、已知的干扰 素α与受体结合原理及已知的干扰素α2a与干扰素α2b的空间结构。
为了获得复合干扰素半胱氨酸突变体，需要先后进行表达复合干扰素半胱氨 酸突变体分子的基因工程菌或基因工程细胞的构建、基因工程菌或基因工程细胞 的发酵和发酵产物的纯化，优选进行表达复合干扰素半胱氨酸突变体分子的大肠 杆菌工程菌的构建、发酵和发酵产物的纯化。
在基因工程菌或基因工程细胞的构建过程中，首先需要获得并扩增表达复合 干扰素半胱氨酸突变体的基因，采用的方法优选本领域技术人员公知的PCR法， 并更加优选本领域人员公知的重叠延伸PCR法。在大量获得表达复合干扰素半 胱氨酸突变体的基因后选择适宜的载体，用本领域技术人员公知的构建重组载体 的方法将表达复合干扰素半胱氨酸突变体的基因转入所述载体从而构建重组载 体。所述载体和重组载体优选质粒载体，该质粒载体应具有一组或多组双酶的各 自单一的酶切位点，并适宜被转入对应的宿主菌或宿主细胞。
然后首先制备感受态的宿主菌或宿主细胞，再利用电穿孔法、PEG法等本 领域技术人员公知的方法将重组载体转入宿主菌或宿主细胞构建表达复合干扰 素半胱氨酸突变体的基因工程菌或基因工程细胞。所述的宿主菌或宿主细胞优选 大肠杆菌、毕赤酵母和CHO细胞，并更优选大肠杆菌。
工程菌或工程细胞的发酵应选择适宜其生长的培养基组成、pH、温度、通 气量、培养时间与补料操作等条件。对于大肠杆菌工程菌的发酵，优选LB培养 基，培养过程中的温度控制在30-37℃之间，pH控制在6.0-8.0之间(必要时选 择pH调节剂控制pH，所述的pH调节剂包括但不限于NaOH、氨水及各种各种 有机氮源，优选氨水)，通气量应满足菌体或细胞的生长需要及产物表达合成的 需要，培养时间与补料操作的方式相关，在采取适宜的补料操作条件的情况下培 养时间为6-48小时之间。
复合干扰素半胱氨酸突变体蛋白如果表达在工程菌或工程细胞内，需要对发 酵培养收获的菌体或细胞进行破碎处理以释放出其中的复合干扰素半胱氨酸突 变体蛋白。而对于大肠杆菌等原核的工程菌，更需要破碎处理以释放出以包涵体 形式表达的复合干扰素半胱氨酸突变体蛋白。常用的破碎方法包括但不局限于超 声波破碎、球磨机破碎、溶菌酶处理等。
对于以包涵体形式表达的复合干扰素半胱氨酸突变体蛋白，需要对破碎处理 得到的粗包涵体进行洗涤操作以尽可能除去其中含有的少量菌体蛋白、膜蛋白等 杂蛋白。洗涤过程中使用的缓冲液包括但不局限于Tris-HCl、PB，洗涤过程的 pH值应控制在7.0-9.0之间。为了溶解较难溶解的疏水蛋白质杂质，可在洗涤缓 冲液中加入一定量的盐，常用的为NaCl，浓度范围在0.05-0.5mol/L之间；为了 溶解疏水性更强的膜蛋白，可在洗涤缓冲液中加入一定量的表面活性剂，常用的 此类表面活性剂包括但不限于吐温-80、十二烷基磺酸钠(SDS)、TritonX-100， 浓度在0.01-5％之间。
由于在破碎过程中菌体或细胞会释放出一些蛋白水解酶，从而有可能降解复 合干扰素半胱氨酸突变体，因此需要在破碎过程中及破碎后的洗涤过程中加入一 些物质来抑制这些蛋白水解酶的活性，最直接的方法是加入蛋白酶抑制剂，如胰 蛋白酶抑制剂，间接的方法也可加入金属离子螯合剂，如EDTA，因为金属离子 螯合剂可以螯合这些蛋白水解酶发挥水解作用所必须依靠的金属离子。
洗涤得到的包涵体变性溶解可以使用7-10mol/L的尿素或5-8mol/L的盐酸 胍，必要时还需要加入巯基试剂以提高变性剂的溶解效力，所述的巯基试剂包括 但不局限于巯基乙醇、二硫苏糖醇。溶解所采用的包涵体/变性剂的质量/体积比 (g/ml)可以在1∶3到1∶50之间，优选的在1∶5到1∶30之间，最佳的在1∶7到1∶20 之间。变性溶解时间应该在2小时以上。
包涵体复性可以采用稀释复性法、透析复性法或柱上复性法。稀释复性法是 通过一步或多步稀释用复性液将变性剂的浓度稀释到0.5mol/L以下，以使蛋白 质分子在摆脱变性剂影响的情况下逐渐复性；透析复性法是用10倍以上体积的 复性液对变性液进行透析以使变性剂的浓度降低到0.5mol/L以下，同样起到复 性的作用；柱上复性法是将变性液直接上离子交换、疏水分子排阻(凝胶)色谱 柱，然后用含不断降低变性剂浓度的洗脱溶液进行梯度洗脱以同时实现目标蛋白 的分离纯化与复性。
复性液的基本组成是pH在5.0-10.0之间的缓冲溶液，以保证复性所需的基 本碱性环境，可以满足这种要求的缓冲溶液包括但不局限于Tris-HCl、硼酸钠缓 冲液。为了防止复性过程中复性速度过快形成二硫键错配，需要在复性液中加入 一些氧化型和还原型巯基试剂对组成的氧化还原平衡体系物质，如氧化型谷胱甘 肽和还原型谷胱甘肽组成的氧化还原平衡体系。同时为了防止复性速度过快造成 蛋白质折叠不完全、二硫键错配，可以在上述基本组成的复性液中添加一些其它 物质，如精氨酸、EDTA、金属离子及各种分子伴侣物质等。这些物质的选择及 加量在现有技术中有很多报道，这里不再赘述。
上述稀释复性法和透析复性法得到的复性液，以及通过破碎直接得到的含有 可溶性形式表达的复合干扰素半胱氨酸突变体的离心上清，以及以可溶性形式表 达的复合干扰素半胱氨酸突变体的发酵培养液离心上清，都需进行进一步的色谱 分离纯化。利用复合干扰素半胱氨酸突变体分子与杂质分子在亲和性质、电荷性 质、疏水性质、分子量大小上的差异可以先后选择离子亲和色谱、交换色谱、疏 水色谱、凝胶分离色谱中的一种或几种的组合进行纯化。为了更好的达到分离作 用，在色谱分离纯化前可对待分离液进行浓缩处理，可以选择的方法包括但不局 限于有机溶剂沉淀后反溶、盐析后反溶、聚乙二醇浓缩、超滤及色谱处理等。
色谱分离纯化获得的复合干扰素半胱氨酸突变体分子可用本领域技术人员 公知的SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法或高效液相色谱法确定纯度；用质 谱法确定分子量；用《中华人民共和国药典2010版(三部)》附录部分规定的“干 扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”，以测定得到的干扰素活性除以蛋白 质浓度确定复合干扰素半胱氨酸突变体的比活性。
其中高效液相色谱纯度检测法可以采用反相高效液相色谱法或分子排阻高 效液相色谱法，但优选分子排阻高效液相色谱法，因为此种方法更为方便、准确、 快捷。采用分子排阻高效液相色谱法时要求色谱柱的理论板数大于10000，上样 量在5-100μl之间，优选10-50μl之间，色谱分离时间为主峰出峰时间的3倍。
稳定性考察是将色谱分离纯化得到的复合干扰素半胱氨酸突变体溶液在 20-45℃的环境下长期存放3-6个月，在此过程中定期取样观察外观的变化，并 检测纯度、活性等主要质量控制指标的变化。
色谱分离纯化获得的复合干扰素半胱氨酸突变体分子还需进行动物药代试 验评价与动物急性毒性试验评价。
在一种优选的实施方案中，本发明的复合干扰素半胱氨酸突变体将复合干扰 素氨基酸序列中从N端计的第109位的氨基酸突变为半胱氨酸，其具有SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。
在一种优选的实施方案中，本发明的复合干扰素半胱氨酸突变体将复合干扰 素氨基酸序列中从N端计的第110位的氨基酸突变为半胱氨酸，其具有SEQ ID No.2所示的氨基酸序列。
本发明的第二个目的是提供如上所述的复合干扰素半胱氨酸突变体的聚乙 二醇修饰衍生物，以解决现有干扰素α聚乙二醇衍生物组成不均一、纯度活性低、 质量控制不易实现或长效作用不明显且仍有一定毒副作用等问题。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明的聚乙二醇衍生物由所述的复 合干扰素半胱氨酸突变体与聚乙二醇修饰剂连接得到，所述的聚乙二醇修饰剂的 分子量在5KDa-40KDa之间。
在一种优选的实施方案中，所述的聚乙二醇修饰剂是巯基聚乙二醇修饰剂， 选自马来酰亚胺PEG修饰剂、乙烯砜基PEG修饰剂、碘乙酰胺PEG修饰剂或 邻吡啶基二硫化物PEG修饰剂中的一种。
为获得所述的聚乙二醇衍生物进行的PEG修饰反应主要受修饰剂的种类、 温度、蛋白质浓度、pH、蛋白质/修饰剂质量/摩尔比、搅拌速度、添加剂及 修饰反应时间等因素的影响。
用于特异性位点巯基修饰的PEG修饰剂根据PEG活化基团与修饰反应机理 的不同主要有马来酰亚胺PEG修饰剂(mPEG-maleimide，mPEG-MAL)、乙烯砜 基PEG修饰剂(mPEG-vinylsulfone，mPEG-VS)、碘乙酰胺PEG修饰剂 (mPEG-iodoacetamide，mPEG-IA)与邻吡啶基二硫化物PEG修饰剂 (mPEG-orthopyridyl disulfide，mPEG-OPSS)，结构分别如下(作为示例性结构 主要给出活化基团的结构，但活化基团不局限于与一个mPEG连接)。
马来酰亚胺PEG修饰剂：
乙烯砜基PEG修饰剂：
碘乙酰胺PEG修饰剂：
邻吡啶基二硫化物PEG修饰剂：
前两者修饰巯基的机理是与巯基发生双键加成反应，后两者修饰巯基的机理 是与巯基发生二硫键置换反应。其中优选的是用mPEG-MAL，因为其具有更快 的反应速度，甚至在酸性条件下也可进行修饰反应。PEG修饰剂的分子量可在 5KDa-40KDa之间，但由于低分子量的PEG修饰剂对延长干扰素α半衰期的作 用不明显，高分子量的PEG修饰剂修饰干扰素α后使其生物活性下降严重，因 此优选的PEG修饰剂的分子量在10KDa-20KDa之间。
修饰过程中提高温度可以提高修饰反应的速度，但同时也会加快修饰剂的水 解或氧化速度，还不利于复合干扰素半胱氨酸突变体的稳定，因此适宜的修饰反 应温度为2-40℃，优选的修饰反应温度为2-25℃，最优的修饰反应温度为2-10 ℃。
修饰过程中提高蛋白质浓度可以提高修饰反应的速度，但不利于蛋白质的稳 定，因此适宜的复合干扰素半胱氨酸突变体的浓度为2-20mg/ml，优选的浓度为 1-10mg/ml，最优的浓度为2-5mg/ml。
为了达到这一蛋白质浓度，需要对复合干扰素半胱氨酸突变体进行浓缩，同 时也可将pH和缓冲溶液转换到所需。常用的浓缩方法包括但不限于有机溶剂沉 淀后反溶、盐析后反溶、超滤、聚乙二醇浓缩、色谱分离等。
修饰过程中需要的pH与修饰反应的机理有关，如前文所述mPEG-MAL修 饰时的pH可以低一些，甚至可以到酸性范围，而mPEG-VS修饰时的pH必须 在中型或碱性，但一般来说7.0-9.0的弱碱性环境都比较适宜修饰反应。修饰过 程的pH低于此pH范围时修饰反应速度较慢；而高于此pH范围时修饰反应速 度虽然快，但复合干扰素半胱氨酸突变体不稳定，易形成分子间二硫键而显著减 少可修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体分子的总量。
修饰过程中提高或降低蛋白质/修饰剂质量或摩尔比均可以提高反应速 度。从提高PEG修饰剂利用率的角度考虑应该增加投入反应的复合干扰素半胱 氨酸突变体的量，而从提高复合干扰素半胱氨酸突变体转化率的角度考虑则应该 增加投入反应的PEG修饰剂的量，具体如何处理应视具体情况决定(优先考虑 修饰剂的利用率还是优先考虑蛋白质的利用率，很大程度上取决于两者的成本 比)，但一般情况下适宜的比值应在1∶8-8∶1之间，优选的比值在1∶4-4∶1之间， 最优的比值在1∶2-2∶1之间。
修饰过程中增加搅拌可以提高修饰反应的速度，尤其是对于从修饰机理上来 说反应速度较慢的修饰反应。但过快的搅拌对蛋白质的稳定不利，同时也无法进 一步加速修饰反应的速度，因此适宜的修饰反应搅拌速度在0-40转/分之间， 优选的速度在1-20转/分之间，最优的速度在2-10转/分之间。
修饰过程中添加某些物质或在蛋白质缓冲溶液中存在某些物质也会影响修 饰反应的速度，如添加某些类型的表面活性剂或在蛋白质缓冲溶液中存在高浓度 的NaCl，但具体影响规律由于添加与存在物质种类众多，可选择浓度范围宽， 所以不能一概加以论述，需要具体问题具体研究。
修饰反应的时间与上述各影响因素均有关，一般来说延长修饰反应时间均可 提高修饰反应得率，但时间超过某一临界值后这一规律会变得不明显，且还会对 复合干扰素半胱氨酸突变体的稳定不利，会降低反应过程的经济效益，因此适宜 的修饰反应时间在0.5-48小时之间，优选的时间在0.5-24小时之间，最优的 时间在1-12小时之间。
从原理上讲修饰反应终止后修饰反应混合物中含有未参与修饰反应的PEG 修饰剂、未被修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体、单位点修饰的复合干扰素半胱 氨酸突变体及少量多位点修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体，必须通过后续的分 离纯化过程除去单位点PEG修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体以外的成分。
利用目标单位点PEG修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体分子与杂质分子在 分子量上有明显差异的特点，可以采用凝胶色谱(gel filtration chromatography， GFC)或分子排阻色谱(size exclusion chromatography，SEC)对它们进行分离， 可以采用的填料包括但不限于Sephacryl S-100、Sephacryl S-200、Sephadex G-25、 Sephadex G-50、Sephadex G-75、Superdex 75、TSKgel HW-50、TSKgel HW-55 等。
由于巯基修饰剂修饰的是蛋白质的半胱氨酸位点，修饰后会使蛋白质失去带 负电的可解离基团，且有可能掩蔽蛋白质的其它带电基团，而连接分子量越大的 修饰剂或连接较多个数的修饰剂分子的后一效应越明显。因此可以利用修饰前后 蛋白质分子这一电荷性质的改变对目标单位点PEG修饰的复合干扰素半胱氨酸 突变体分子与杂质进行离子交换色谱(ion exchange chromatography，IEC)分离， 可以采用的填料包括但不限于DEAE Sepharose FF、Q Sepharose FF、CM Sepharose FF、SP Sepharose FF、DEAE Sepharose CL-6B、Source 15、Source 30、 TSKgel CM-650、TSKgel DEAE-650、TSKgel QAE-550、TSKgel SP-650、TSKgel CM-5PW、TSKgel DEAE-5PW等。在这一纯化过程中，由于PEG修饰剂不带电 荷，所以在上样过程中不会被吸附。
由于PEG是一个既亲水又亲酯的分子，用于修饰蛋白质分子后会提高蛋白 质分子的亲酯性能，且分子量越大，连接的分子个数越多这种提高越明显，因此 可以利用修饰前后蛋白质分子这一疏水性能的改变对目标单位点PEG修饰的复 合干扰素半胱氨酸突变体分子与杂质进行疏水作用色谱(hydrophobic interaction chromatography，HIC)分离，可以采用的填料包括但不限于Phenyl Sepharose 6FF、 Butyl Sepharose 4FF、Source 15PHE、Source 15ETH、TSKgel Ether-5PW、TSKgel Phenyl-5PW等。
纯化获得的复合干扰素半胱氨酸突变体巯基聚乙二醇修饰剂修饰衍生物也 需要进行纯度、分子量、生物学活性、稳定性、药代、安全性等评价，方法同前 所述的未修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体。
在一种更加优选的实施方案中，本发明的聚乙二醇修饰剂的分子量在 10KDa-20KDa之间。
本发明的第三个目的是提供上述复合干扰素半胱氨酸突变体聚乙二醇衍生 物的制备方法，包括如下步骤：
1)制备浓缩的所述的复合干扰素半胱氨酸突变体溶液，使其浓度达到 2.0-20mg/ml，并使所述的复合干扰素半胱氨酸突变体所处的缓冲 溶液体系转换为适宜进行聚乙二醇修饰反应的缓冲溶液体系；
2)将上述得到的浓缩的复合干扰素半胱氨酸突变体溶液与聚乙二醇修 饰剂接触进行修饰反应；
3)对修饰反应后得到的混合物进行色谱分离纯化，以除去其中未参与 修饰反应的聚乙二醇修饰剂和未参与修饰反应的所述的复合干扰 素半胱氨酸突变体，并除去连接有多个聚乙二醇分子的复合干扰素 半胱氨酸突变体巯基聚乙二醇衍生物。
本发明的第四个目的是提供上述复合干扰素半胱氨酸突变体聚乙二醇衍生 物的药物组合物。
在基础的实施方案中，本发明的组合物中含有治疗有效量且安全量的所述的 复合干扰素半胱氨酸突变体聚乙二醇衍生物，以及适宜量的可药用载体。
本发明的最后一个目的是提供上述复合干扰素半胱氨酸突变体及其聚乙二 醇衍生物在制备治疗病毒性疾病的药物中的用途。
本发明的复合干扰素半胱氨酸突变体及其聚乙二醇衍生物与未突变的复合 干扰素具有相同的目标适应症，由于干扰素对病毒复制的广泛抑制作用，所以它 们对几乎所有的病毒感染性疾病都有疗效，尤其是在治疗乙型肝炎和/或丙型肝 炎方面较天然干扰素α分子具有相当或更好的体内或体外药效。
本发明中使用的术语“α干扰素”或“干扰素α”包括人体或动物体在外界病 原性物质刺激下由白细胞产生的天然抗病毒活性物质，也包括通过基因工程方法 选择适宜的表达载体表达的与上述天然序列完全相同的重组分子，还包括通过基 因工程方法选择适宜的表达载体表达的集成了上述天然干扰素α保守序列的人 工设计的分子，即复合干扰素分子。
本发明中使用的术语“复合干扰素”(consensus interferon或integrated interferon)在除说明书背景技术部分外的申请文件中仅指具有SEQ ID No.3所示 氨基酸序列的复合干扰素，该复合干扰素在中国专利申请CN02159950.5中对其 有详细描述(在其中被称为“新型α干扰素突变体”，对应于序列表中的序列3)。
本发明中使用的术语“聚乙二醇修饰剂”，也即“PEG修饰剂”是指单甲氧基聚 乙二醇修饰剂，也即用甲氧基封闭聚乙二醇分子一端的一个羟基，而用适宜的活 化方法活化另一端的一个羟基后所得的活化聚乙二醇。由于羟基自身的反应活性 很低，所以经过活化后的聚乙二醇分子的反应活性有了很大的提高，才可被称为 “聚乙二醇修饰剂”。关于活化基团的选择、活化的机理以及活化所得的聚乙二醇 修饰剂的修饰反应机理在现有技术中有很多文献报道，如美国Nektar公司(原 Shearwater公司)申请并获得授权了多篇有关聚乙二醇修饰剂的专利。本发明所 述的“巯基聚乙二醇修饰剂”是专一性的修饰蛋白质分子中未参与形成二硫键的 游离巯基的聚乙二醇修饰剂，可通过商业渠道得到或通过已知的活化机理活化制 备，尤其是mPEG-MAL和mPEG-VS可从国外Nektar公司购买或从国内包括北 京键凯科技有限公司、北京凯正生物工程发展有限责任公司在内的专业活化PEG 修饰剂的公司购买。
本发明中使用的术语“聚乙二醇修饰”是指将聚乙二醇修饰剂分子与蛋白质 分子化学偶联到一起。参与偶联反应的聚乙二醇修饰剂的基团是其在活化过程中 引入的活化基团，蛋白质的基团主要是其中游离的氨基基团、巯基基团、羧基基 团或羟基基团，优选的是氨基基团或巯基基团。
具体实施方式
通过如下的实施例对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施方式并不 局限于如下的实施例。
实施例1：复合干扰素109位点半胱氨酸突变体的表达工程菌构建与序列确认
提取复合干扰素的质粒作为模板，首轮PCR包括两个反应体系。
反应体系1引物为：
P1：ATGTGTGACCTGCCGCAGAC，
P4：CTATTAGTCTTTACGACGCAG，
扩增109位点及其上游的DNA序列。
反应体系2引物为：
P2：GTTCATCAGCGGGCATTCTTCAAC，
P3：CCGCTGATGAACGTTGACTG，
扩增109位点及其下游的DNA序列。
反应条件为：95℃，4分钟、95℃，1分钟、然后56℃，2分钟、72℃，2 分钟共30个循环。
第二轮PCR以第一轮PCR的产物为模板，以P1、P2为引物进行PCR扩增。 反应条件为：95℃，4分钟、95℃，1分钟、然后56℃，2分钟、72℃，2分钟 共30个循环。
第二轮PCR产物经琼脂糖电泳分析，选择720bp左右的DNA片段，用Nde I/EcoR I双酶切，电泳回收500bp左右的目的DNA片段。
将pET-23b质粒载体用Nde I/EcoR I双酶切，经琼脂糖电泳回收并和上述 第二轮PCR回收的目的DNA片段连接。连接反应条件为：2×Rapid buffer 4-5μl、 T4DNALagase 1μl、目的片段1-2μl、载体3μl，4℃过夜连接。
制备大肠杆菌JM109或DH5α感受态细胞，转化上述连接产物，涂布氨苄 平板，37℃过夜培养。
挑取单菌落作为模板，用上述设计的引物P1、P2进行扩增，产物经琼脂糖 电泳检测，阳性克隆在720bp左右出现特异条带；取阳性克隆小量培养，提取 质粒用Nde I/EcoR I双酶切。分别在3kb左右和500bp左右出现特异性的条带， 与预计情况相符，初步说明重组质粒构建成功。为进一步确认其序列，以T7通 用引物对ABI377测序仪进行全自动序列测定。
实施例2：复合干扰素109位点半胱氨酸突变体的发酵、纯化与检测
将用实施例1的方法构建得到大肠杆菌工程菌，经涂平板活化后挑选单菌落 接种于含氨苄青霉素的LB培养基中(每升用蛋白胨10g、酵母粉5g、NaCl 10g 配制，调节pH为7.0)，37℃、220转/分摇床摇瓶培养至OD600nm为0.6-0.8。然 后以5％的体积接种量接种于50L的LB培养基中在80L发酵罐中进行发酵培养 (每升含0.1％的氨苄青霉素)，培养温度为37℃，培养过程中用氨水调节pH在 6.5-7.5之间，用转速控制溶氧值在3-5％之间。在OD600nm达到1.0后按质量体 积比1∶5000的比例加入IPTG 10g继续诱导培养3小时，诱导培养温度为35℃， 并在此过程中向发酵罐中适当的补加LB培养基。诱导培养时间到后放罐室温 5000转/分离心20分钟收集菌体，所得菌体用上述TE缓冲液洗涤两次以除去发 酵液中的主要杂质。
取上述处理得到的菌体40g以1∶15的质量体积比加入600ml上述TE缓冲 液并然后按体积质量比100∶1的比例加入溶菌酶处理4小时以上，所得破碎液室 温6000转/分离心20分钟弃上清，沉淀以1∶10的质量体积比加入含表面活性剂 SDS的TE缓冲液(50mmol/L Tris-HCl，5mmol/L EDTA，0.3％SDS，pH8.0)洗涤 离心两次后再用不含表面活性剂的TE缓冲液洗涤三次以分别除去破碎后上清中 引入的杂质与洗涤过程中引入的SDS。
所得10g包涵体以1∶15的质量体积比加入150ml含5mmol/L巯基乙醇的 8mol/L尿素后在适度搅拌条件下变性处理4小时，待包涵体完全溶解后室温8000 转/分离心20分钟弃沉淀，上清以柱上复性法在室温进行复性处理。具体方法为： 变性液上DEAE Sepharose FF柱后先用50mol/L Tris-HCl，5mmol/L EDTA，4M 尿素，pH8.0溶液洗脱3-5个柱体积；再用50mol/L Tris-HCl，5mmol/L EDTA， 2M尿素，pH8.0溶液洗涤3-5个柱体积；再用50mol/L Tris-HCl，5mmol/L EDTA， 1M尿素，pH8.0溶液洗涤3-5个柱体积；再用50mol/L Tris-HCl缓冲液，3mmol/L 氧化型谷胱甘肽，1mmol/L还原型谷胱甘肽，5mmol/L EDTA，50mmol/L精氨酸， pH 8.0溶液洗涤5-8个柱体积；在用50mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液冲洗3-5个 柱体积后以含有0.3mol/L NaCl的50mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液洗脱收集洗脱 峰。上述上样、冲洗与洗脱过程中的线性流速应控制在50-200cm/h之间。
DEAE Sepharose FF洗脱峰按2∶3的体积比与50％硫酸铵(质量体积浓度) 混合，调节pH为8.0后上用含20％硫酸铵的50mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液平 衡的Phenyl Sepharose 6FF(Low sub)色谱柱，在用含20％硫酸铵的50mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液冲洗柱3-5个体积后用50mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液洗脱 收集目标峰。上述上样、冲洗与洗脱过程中的线性流速应控制在50-200cm/h之 间。洗脱收集目标峰若不用于后续聚乙二醇修饰反应而用于保存，则用截留分子 量为3000Da的Millipore超滤离心管进行换溶液处理，使缓冲溶液转换为含 0.5mol/LNaCl的25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5溶液，转换后的溶液体积与转换 前基本相同。
用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法和分子排阻HPLC法分别检测上述 Phenyl Sepharose 6FF(Low sub)色谱柱分离纯化并超滤转换缓冲液得到的复合 干扰素109位点半胱氨酸突变体的纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF 质谱法检测其分子量为19412.18(还原状态)，与理论值偏差为0.43(还原状态 下理论值为19411.75)。用《中华人民共和国药典2010版(三部)》规定的“干 扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”确定其比活性为7.4×108IU/mg，对照 未突变复合干扰素的活性为5.2×108IU/mg。
实施例3：复合干扰素110位点半胱氨酸突变体的发酵、纯化与检测
用同实施例1原理相同的方法构建得到表达复合干扰素110位点半胱氨酸突 变体的大肠杆菌工程菌菌种，然后按实施例2的方法进行菌种活化和摇瓶培养。 以4％的体积接种量接种50L的LB培养基于80L发酵罐中后进行发酵培养，条 件如实施例3，但诱导培养温度为36℃。诱导培养时间到后放罐室温5000转/ 分离心20分钟收集菌体，所得菌体用上述TE缓冲液洗涤两次以除去发酵液中 的主要杂质。
取上述处理得到的菌体40g以1∶15的质量体积比加入600ml上述TE缓冲 液用球磨机破碎处理2小时以上，所得破碎液室温6000转/分离心20分钟弃上 清，沉淀以1∶10的质量体积比加入含表面活性剂TritonX-100的TE缓冲液 (50mmol/L Tris-HCl，5mmol/L EDTA，0.5％TritonX-100，pH8.0)洗涤离心两次 后再用不含表面活性剂的TE缓冲液洗涤三次以分别除去破碎后上清中引入的杂 质与洗涤过程中引入的SDS。
所得10g包涵体以1∶15的质量体积比加入150ml含5mmol/LDTT的8mol/L 尿素后在适度搅拌条件下变性处理4小时，待包涵体完全溶解后室温8000转/ 分离心20分钟弃沉淀，上清先后对10倍体积的25mmol/L Tris-HCl，4mol/L尿 素，pH8.0溶液、25mmol/L Tris-HCl，2mol/L尿素，pH8.0溶液、25mmol/L Tris-HCl， 1mol/L尿素，pH8.0溶液和25mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液进行透析处理，所得 透过液加入1/20体积的2mol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5缓冲液后再对100倍体积的 25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5缓冲液进行透析处理12小时以上。
透过液上用25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5缓冲液平衡的CM Sepharose FF 色谱柱。上样完成后先用平衡缓冲液继续冲洗色谱柱1-3个柱体积，然后在用含 有0.1-0.15mol/LNaCl的25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5缓冲液洗脱除去主要杂 质峰后用含有0.5mol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5缓冲液洗脱收集 目标峰。上述上样、冲洗与洗脱过程中的线性流速应控制在50-200cm/h之间。
用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法和分子排阻HPLC法分别检测上述 CM Sepharose FF色谱柱分离纯化得到的复合干扰素110位点半胱氨酸突变体的 纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF质谱法检测其分子量为19415.34(还 原状态)，与理论值偏差为-0.41(还原状态下理论值为19415.75)。用《中华人民 共和国药典2010版(三部)》规定的“干扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定 法”确定其比活性为6.8×108IU/mg，对照未突变复合干扰素的活性为 5.2×108IU/mg。
实施例4：复合干扰素109、110位点半胱氨酸突变体的25℃稳定性试验结果
表1复合干扰素109位点半胱氨酸突变体25℃稳定性试验结果
表2复合干扰素110位点半胱氨酸突变体25℃稳定性试验结果
实施例5：复合干扰素109位点半胱氨酸突变体的mPEG-MAL修饰、产物纯化 与检测
用Phenyl Sepharose 6FF(Low sub)填料柱分离纯化得到的复合干扰素109 位点半胱氨酸突变体的缓冲溶液为25mmol/L Tris-HCl，pH8.0溶液，符合用 mPEG-MAL进行修饰所需的pH，但浓度只有0.2mg/ml，达不到修饰反应的要求， 因此在修饰反应需要对其进行浓缩处理，采取的办法是色谱分离法。将该突变体 溶液上DEAE SepharoseFF填料柱后用含0.5mol/L的NaCl的25mmol/L Tris-HCl， pH8.0溶液进行洗脱得到浓度达3.0mg/ml的浓缩突变体溶液。
1)分子量为20KDa的mPEG-MAL的修饰反应和修饰产物分离、检测
取上述浓缩后的突变体溶液50ml，按1∶2的质量比加入300mg平均分子量 为20KDa的北京键凯科技有限公司商品化的mPEG-MAL单链修饰剂，置冰箱 冷藏室在水平摇床上以10转/分的速度震摇反应18小时。
反应时间到后用1000ml 25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5溶液稀释反应液(20 倍体积稀释)以终止反应，然后上用同样缓冲液平衡的CM650S填料柱，未修 饰PEG修饰剂在上样过程中流穿。在用含60mmol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋 酸钠，pH4.5溶液洗脱修饰物杂质后用含0.2mol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋酸 钠，pH4.5溶液洗脱目的修饰物，最后用含0.5mol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋 酸钠，pH4.5溶液洗脱未被修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体。该分离过程中的 上样、冲洗与洗脱线性流速应控制在40-150cm/h之间。
用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法和分子排阻HPLC法分别检测分离 得到的聚乙二醇衍生物的纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF质谱法检 测其分子量为39434.31。用《中华人民共和国药典2010版(三部)》规定的“干 扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”确定其比活性为8.3×107IU/mg，活性 保留为12.77％。
2)分子量为40KDa的mPEG2-MAL的修饰反应和修饰产物分离、检测
利用北京键凯科技有限公司商品化的分子量为40KDa的具有分支双链结构 的修饰剂mPEG2-MAL修饰复合干扰素109位点半胱氨酸突变体，修饰反应条 件、方法及修饰后产物分离方法同上20KDa mPEG-MAL的修饰反应和修饰产物 的分离。
用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法和分子排阻HPLC法分别检测分离 得到的聚乙二醇衍生物的纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF质谱法检 测其分子量为59613.35。用《中华人民共和国药典2010版(三部)》规定的“干 扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”确定其比活性为6.0×107IU/mg，活性 保留为8.11％。
3)分子量为10KDa的mPEG-MAL的修饰反应和修饰产物分离
取上述浓缩后的突变体溶液50ml，按1∶2的质量比加入300mg平均分子量 为10KDa的北京键凯科技有限公司商品化的单链mPEG-MAL修饰剂，置冰箱 冷藏室在水平摇床上以10转/分的速度震摇反应18小时。
反应时间到后用1000ml 25mmol/L醋酸-醋酸钠，pH4.5溶液稀释反应液(20 倍体积稀释)以终止反应，然后上用同样缓冲液平衡的CM650S填料柱，未修 饰PEG修饰剂在上样过程中流穿。在用含75mmol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋 酸钠，pH4.5溶液洗脱修饰物杂质后用含0.2mol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋酸 钠，pH4.5溶液洗脱目的修饰物，最后用含0.5mol/L NaCl的25mmol/L醋酸-醋 酸钠，pH4.5溶液洗脱未被修饰的复合干扰素半胱氨酸突变体。该分离过程中的 上样、冲洗与洗脱线性流速应控制在40-150cm/h之间。
用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法和分子排阻HPLC法分别检测分离 得到的聚乙二醇衍生物的纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF质谱法检 测其分子量为29422.38。用《中华人民共和国药典2010版(三部)》规定的“干 扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”确定其比活性为1.8×108IU/mg，活性 保留为24.32％。
4)分子量为5KDa的mPEG-MAL的修饰反应和修饰产物分离、检测
用5KDa的北京键凯科技有限公司商品化的mPEG-MAL单链修饰剂修饰复 合干扰素109位点半胱氨酸突变体，修饰反应条件、方法及修饰后产物分离方法 同上10KDa mPEG-MAL的修饰反应和修饰产物分离。
用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝染色法和分子排阻HPLC法分别检测分离 得到的聚乙二醇衍生物的纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF质谱法检 测其分子量为24428.57。用《中华人民共和国药典2010版(三部)》规定的“干 扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”确定其比活性为3.4×108IU/mg，活性 保留为45.95％。
实施例6：复合干扰素110位点半胱氨酸突变体的mPEG-MAL修饰、产物纯化 与检测
用同实施例5相同的方法可制备复合干扰素110位点半胱氨酸突变体的 mPEG-MAL(分子量20KDa，单链)衍生物，用SDS-PAGE电泳加考马斯亮蓝 染色法和分子排阻HPLC法分别检测其纯度，结果均在97％以上。用MALDI-TOF 质谱法检测其分子量为39428.63。用《中华人民共和国药典2010版(三部)》规 定的“干扰素活性测定法”和“蛋白质含量测定法”确定其比活性为8.6×107IU/mg， 活性保留为12.65％。
实施例7：复合干扰素109、110位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL修饰产物的 25℃稳定性试验结果
表3复合干扰素109位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL(分子量20KDa，单链)
修饰产物25℃稳定性试验结果
表4复合干扰素109位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL(分子量10KDa，单链)
修饰产物25℃稳定性试验结果
表5复合干扰素110位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL(分子量20KDa，单链)
修饰产物25℃稳定性试验结果
实施例8：复合干扰素109、110位点半胱氨酸突变体及其mPEG-MAL修饰产 物的药代动力学试验
取体重为300g左右的SD大鼠36只，均分为6组，每组6只，雌雄各半。 组1至组6分别皮下单次注射复合干扰素109位点半胱氨酸突变体、复合干扰素 110位点半胱氨酸突变体、复合干扰素、复合干扰素109位点半胱氨酸突变体 mPEG-MAL(分子量20KDa，单链)单修饰产物、复合干扰素109位点半胱氨 酸突变体mPEG-MAL(分子量10KDa，单链)单修饰产物、复合干扰素110位 点半胱氨酸突变体mPEG-MAL(分子量20KDa，单链)单修饰产物，分别于0， 0.2，0.5，0.75，1，2，4，8，12，24，48，72，96，168小时眼底取血，离心收 集血清后测定其中干扰素生物学活性。由测定结果平均值计算得到如下表6和表 7所示的主要药代动力学参数。
表6SD大鼠单次皮下注射复合干扰素半胱氨酸突变体或复合干扰素后测算得到
的主要药代动力学参数
PK参数 组1 组2 组3 给药剂量 3.0×106IU 3.0×106IU 3.0×106IU t1/2Ka(h) 0.32 0.41 0.27 t1/2Ke(h) 1.81 1.93 1.62 Tpeak(h) 1.08 1.19 0.81 Cpeak(IU/ml) 24155 24903 22405 AUC(IU·h/ml) 105774 113684 70181
表7SD大鼠单次皮下注射复合干扰素半胱氨酸突变体聚乙二醇衍生物后测算得
到的主要药代动力学参数
PK参数 组4 组5 组6 给药剂量 3.0×106IU 3.0×106IU 3.0×106IU t1/2Ka(h) 17.2 15.0 17.3 t1/2Ke(h) 21.0 18.2 20.6 Tpeak(h) 29.1 23.2 29.2
Cpeak(IU/ml) 17083 22245 17167 AUC(IU·h/ml) 1258731 991325 1253466
实施例10：复合干扰素109、110位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL修饰产物的 小鼠急性毒性试验
取体重为20g左右的小鼠48只，均分为4组，每组12只。组1至组4分别 皮下单次注射复合干扰素、复合干扰素109位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL(分 子量20KDa，单链)单修饰产物、复合干扰素109位点半胱氨酸突变体 mPEG-MAL(分子量10KDa，单链)单修饰产物、复合干扰素110位点半胱氨 酸突变体mPEG-MAL(分子量20KDa，单链)单修饰产物。注射后连续观察14 天，除组1有4只小鼠死亡外其他组未见任何异常表现，表明小鼠对复合干扰素 109、110位点半胱氨酸突变体mPEG-MAL修饰产物的最大耐受量均在6.4mg/Kg 以上，相当于人临床用量的3840倍。复合干扰素109、110位点半胱氨酸突变体 mPEG-MAL修饰产物较复合干扰素的安全性明显提高。