微生物論文——微生物制藥.doc

精品文檔微生物制藥【摘要】微生物制藥利用微生物技術(shù)，通過高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長繁殖及代謝過程來合成一定產(chǎn)物，通過分離純化技術(shù)進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來實(shí)現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】微生物制藥 抗生素 甾體激素 酶及酶抑制劑半個(gè)世紀(jì)以來微生物轉(zhuǎn)化在藥物研制中一系列突破性的應(yīng)用給醫(yī)藥工業(yè)創(chuàng)造了巨大的醫(yī)療價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。微生物制藥工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是利用某種微生物以“純種狀態(tài)”，也就是不僅“種子”要優(yōu)而且只能是一種，如其它菌種進(jìn)來即為雜菌。微生物在其生命活動(dòng)過程中產(chǎn)生的，能以極低濃度抑制或影響其他生物機(jī)能的低分子量代謝物。微生物制藥利用微生物技術(shù)，通過高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長繁殖及代謝過程來合成一定產(chǎn)物，通過分離純化技術(shù)進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來實(shí)現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。微生物制藥的生物來源是青霉素，放線菌；作用對(duì)象是抗菌藥，抗腫瘤藥，抗病毒藥，除草劑，酶抑制劑，免疫調(diào)節(jié)劑；作用機(jī)制是抑制細(xì)胞壁合成藥，影響細(xì)胞膜功能藥，干擾蛋白質(zhì)合成藥；化學(xué)結(jié)構(gòu)是抗生素，維生素，氨基酸，甾體激素，酶及酶抑制劑。一、代表人物及主要成果Louis Pasteur (18221895) 法國微生物學(xué)家，化學(xué)家。對(duì)狂犬病的研究是他科學(xué)生涯中最后、也是最重要的一項(xiàng)工作。將狂犬患者的唾液注射到兔子體中，使兔感染狂犬病后，再將兔的腦和脊髓，制成可供免疫用的弱化疫苗， 1885年在一個(gè) 9歲的被患狂犬病的狼咬傷的孩子身上試用，獲得成功。這一研究成果當(dāng)時(shí)被譽(yù)為“科學(xué)紀(jì)錄中最杰出的一項(xiàng)”。巴斯德研究所就在那時(shí)籌款建立。開創(chuàng)了藥物微生物技術(shù)的新時(shí)代。Alexander Fleming英國細(xì)菌學(xué)家。他首先發(fā)現(xiàn)青霉素。后英國病理學(xué)家弗勞雷、德國生物化學(xué)家錢恩進(jìn)一步研究改進(jìn)，并成功的用于醫(yī)治人的疾病，三人共獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青霉素的發(fā)現(xiàn)，是人類找到了一種具有強(qiáng)大殺菌作用的藥物，結(jié)束了傳染病幾乎無法治療的時(shí)代；從此出現(xiàn)了尋找抗菌素新藥的高潮，人類進(jìn)入了合成新藥的新時(shí)代。Selman Abraham waksman抗生素之父瓦克斯曼，美國人。對(duì)土壤微生物產(chǎn)生抗生素物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)和開創(chuàng)性工作，發(fā)現(xiàn)了鏈霉素是結(jié)核桿菌的克星。二、抗生素細(xì)菌對(duì)抗生素的抗性有內(nèi)在抗性( intrinsic resistance) 和獲得性抗性( acquired re2sistance) 。內(nèi)在抗性是指細(xì)菌天然對(duì)某些抗生素不敏感。獲得性抗性涉及細(xì)菌遺傳背景的改變。細(xì)菌可通過隨機(jī)突變, 或表達(dá)潛在抗性基因獲得抗性; 也可通過抗性基因水平轉(zhuǎn)移獲得抗性。細(xì)菌可移動(dòng)遺傳元件(mobile genetic elements, MGE) 可以在同種甚至不同種菌株間水平轉(zhuǎn)移, 加速了臨床上耐藥及多重耐藥菌株產(chǎn)生。【1】鏈霉素（streptomycin）是一種氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12。 1943年美國 S.A.瓦克斯曼從鏈霉菌中析離得到，是繼青霉素后第二個(gè)生產(chǎn)并用于臨床的抗生素。它的抗結(jié)核桿菌的特效作用，開創(chuàng)了結(jié)核病治療的新紀(jì)元。鏈霉素屬于不含伯胺基的氨基糖苷類抗生素，可采用兩種方法制備免疫原。一是利用醛基可以采用O-(羧甲基)羥基胺法，將其生成含有帶羧基的半抗原衍生物，然后采用碳化二亞胺法，將帶有羧基的半抗原與載體蛋白的胺基或者羧基結(jié)合。二是利用鏈霉素其醛基直接與載體蛋白的胺基縮和?！?】目前已發(fā)現(xiàn)的天然抗生素約2/ 3 來源于鏈霉菌。利用鏈霉菌產(chǎn)抗生素能力與鏈霉素抗性基因之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系定向篩選正向突變株,是目前農(nóng)用抗生素科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，紫外誘變是菌種選育過程中最常用的誘變方法之一,但該法導(dǎo)致的菌種突變是隨機(jī)的,正突變株的出現(xiàn)頻率很低,需要進(jìn)行大量的篩選工作。通過將鏈霉素抗性篩選法與傳統(tǒng)紫外誘變法結(jié)合,可快速、有效的獲得理想的抗生素高產(chǎn)突變株。三、甾體激素甾體激素藥物是僅次于抗生素的第二類藥物, 由于其結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜, 目前利用全合成的方法比較困難, 通常以具有甾體母核結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物為原料采用半合成的方法改造后制得。以前生產(chǎn)甾體激素類藥物以薯蕷皂素為起始原料, 但自20世紀(jì)70年代以來, 薯蕷資源日漸枯竭, 皂素價(jià)格不斷上漲, 促使國內(nèi)外一些公司尋找和開發(fā)新的甾體激素藥物的原料。植物甾醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它可以作為甾體激素藥物半合成的原料。微生物選擇性降解甾體側(cè)鏈技術(shù)的發(fā)展使這些廉價(jià)易得的甾醇充分利用成為可能。（1）植物甾醇的微生物轉(zhuǎn)化諾卡氏菌、分枝桿菌、節(jié)桿菌和假單胞桿菌等微生物都能將甾醇類化合物作為碳源利用, 而使甾醇降解。甾體微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物的酶對(duì)甾體底物的某一部位進(jìn)行特定的化學(xué)反應(yīng)來獲得一定的產(chǎn)物。（2）微生物選擇性降解甾醇側(cè)鏈微生物對(duì)甾醇作用產(chǎn)生42AD和ADD主要包括側(cè)鏈的降解, C23位羥基氧化成酮基以及C25, 6位雙鍵的氫化。其中, 起決定作用的是側(cè)鏈的降解。甾醇側(cè)鏈的降解開始于C227位的羥化, 然后經(jīng)過氧化, 最終截?cái)嘤贑217位。選擇性控制微生物降解側(cè)鏈的途徑主要有以下兩種: 加入酶抑制劑以及利用誘變技術(shù)。（3）影響植物甾醇側(cè)鏈降解收率的因素一是發(fā)酵液中植物甾醇的溶解度，甾醇是脂溶性化合物, 在水中的溶解度很低, 因此反應(yīng)中甾醇的有效濃度相當(dāng)?shù)? 這就導(dǎo)致反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率偏低。因此, 應(yīng)采取措施提高甾醇底物的溶解度, 使甾醇與微生物細(xì)胞有良好的接觸從而提高產(chǎn)物收率；二是微生物細(xì)胞膜的通透性，甾體微生物降解緩慢的原因不僅在于發(fā)酵液中底物和產(chǎn)物溶解度低, 也在于它們進(jìn)出微生物細(xì)胞的速度也很低。因此改變微生物細(xì)胞膜的通透性使甾醇底物及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物能自由地出入細(xì)胞, 也是促進(jìn)側(cè)鏈降解的有效方法?！?】四、微生物發(fā)酵制藥微生物有著非常強(qiáng)大的分解轉(zhuǎn)化物質(zhì)的能力,并能產(chǎn)生豐富的次生代謝產(chǎn)物,通過微生物的生長代謝和生命活動(dòng)來炮制中藥,可以比一般的物理或化學(xué)的炮制手段更大幅度地改變藥性,提高療效,降低毒副作用,擴(kuò)大適應(yīng)癥。中藥發(fā)酵制藥技術(shù)是在繼承中藥炮制學(xué)發(fā)酵法的基礎(chǔ)上,吸取了微生態(tài)學(xué)研究成果,結(jié)合現(xiàn)代生物工程的發(fā)酵技術(shù)而形成的高科技中藥制藥新技術(shù),是從中藥(天然藥物) 制藥方面尋找藥物的新療效。（1）微生物對(duì)中藥發(fā)酵的作用微生物在生長過程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的生物活性物質(zhì),并易于組織工業(yè)化生產(chǎn)。現(xiàn)代工業(yè)中許多生物產(chǎn)品都是通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的,如各式各樣的酶、抗生素。有些微生物在生長過程中可以分泌幾十種胞外酶到培養(yǎng)基中去,微生物進(jìn)行生命活動(dòng)所產(chǎn)生的胞內(nèi)酶更是有成百上千,這些豐富而強(qiáng)大的酶系是中藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ),可以將藥物的成分分解轉(zhuǎn)化形成新的成分,這些新成分就是新的活性藥物篩選的物質(zhì)基礎(chǔ)。這就是微生物可以用來發(fā)酵炮制中藥的理論根據(jù)如酶法已成為中藥炮制的一種方法。（2）由于微生物也會(huì)形成豐富多樣的次生代謝產(chǎn)物,它們有些本身就是功效良好的藥物;或以中藥中的有效成分為前體,經(jīng)微生物的代謝可以形成新的化合物或微生物的次生代謝產(chǎn)物和中藥中的成分發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物。微生物的分解作用有可能將中藥中的有毒物質(zhì)進(jìn)行分解,從而降低藥物的毒副作用。微生物容易誘變,可以根據(jù)需要,運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)微生物進(jìn)行改造,使之更適合中藥發(fā)酵的需要?，F(xiàn)代生物技術(shù)首先在微生物體中得到運(yùn)用,也是基因工程等技術(shù)最成熟的領(lǐng)域?！?】五、酶抑制劑酪氨酸酶廣泛存在于自然界中，其化學(xué)本質(zhì)是含銅蛋白，是黑色素生物合成的關(guān)鍵酶和限速酶。酪氨酸酶的活性與色素沉著性疾病、食品褐變等均有密切關(guān)系。抑制酪氨酸酶活性對(duì)人類皮膚色素疾病的治療、食品保鮮及農(nóng)業(yè)抗蟲領(lǐng)域具有重要意義。（1）微生物來源從海洋紅藻表面分離得到核盤霉菌中的葡萄孢菌，利用酪氨酸酶抑制活性追蹤法對(duì)其代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究，分離得到3個(gè)含-吡喃酮結(jié)構(gòu)的化合物均對(duì)酪氨酸酶有抑制性，同時(shí)初步確定-吡喃酮聯(lián)接戊烷基時(shí)顯示最強(qiáng)的酪氨酸酶活性抑制力。從4000余個(gè)微生物代謝產(chǎn)物中找到一株活性化合物產(chǎn)生菌，經(jīng)鑒定為鏈霉菌，以酪氨酸酶為底物，發(fā)現(xiàn)鏈霉菌代謝產(chǎn)物H7264A和H7263B 均具有酪氨酸酶抑制活性。（2）酪氨酸酶抑制劑的作用機(jī)理國內(nèi)外對(duì)酪氨酸酶抑制劑的抑制機(jī)理普遍認(rèn)為包括：清除氧自由基，終止自由基鏈的引發(fā)，削弱酪氨酸酶的供氧作用，削弱酪氨酸酶作用。酪氨酸酶抑制劑結(jié)構(gòu)與底物相似，作為酪氨酸酶的競爭性底物，從而削弱酪氨酸酶對(duì)酪氨酸及其系列氧化產(chǎn)物的催化氧化作用。根據(jù)抑制劑與酶作用后是否引起酶永久性失活，可將酶抑制劑分為不可逆抑制與可逆抑制。【5】【參考文獻(xiàn)】【1】蔣培余，細(xì)菌遺傳元件水平轉(zhuǎn)移與抗生素抗性研究進(jìn)展J，微生物學(xué)通報(bào)，2006年第4期【2】張桂賢，鏈霉素人工抗原的合成及其多克隆抗體的制備J，山東畜牧獸醫(yī)，2010 年第3 期【3】張?jiān)Ｇ?，植物甾醇微?